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科技戰“疫”:何建新團隊自主研發抗病毒防護口罩及生產設備
  • 2020年03月09日 16:05
  • 來源:中新網河南
  • 責任編輯:李新賀
  •   2020年初,新型冠狀病毒肺炎突如其來,我國乃至全世界正經歷著一場與看不見、摸不著的病毒抗擊的全民戰“疫”。這是一場沒有硝煙的戰爭。面對新型冠狀病毒感染的肺炎疫情加快蔓延的嚴峻形勢,河南高校統一戰線成員,紛紛利用自身專業優勢,開展技術攻關,全力投入到抗擊疫情的戰斗中去。中原工學院紡織服裝產業研究院何建新教授充分利用專業和科研優勢,帶領團隊,日夜奮戰,用8天時間完成了高效病毒防護用納米纖維空氣濾材與口罩關鍵技術及裝備的研發和生產。目前,其所生產的濾芯材料及口罩已經實現量產,并投入抗疫一線。雖不在一線抗擊疫情,但何建新教授用實際行動踐行了一名黨外科研工作者的使命和擔當。

      攻堅克難,完成技術改造

      隨著疫情擴散,能夠有效攔截呼吸道飛沫和攜帶病原體的空氣微小顆粒物的防護濾材已成為防控疫情蔓延的重要物資,作為一名科研工作者,何建新教授一直思索著如何發揮在紡織學科的優勢,用科技的力量為疫情防控保駕護航。

      1月30日,正值大年初六,何建新教授毅然返回工作崗位,投入到高效病毒防護核心材料產業化裝備改造及其產品研發中。通過對已有自主研發設備進行改造,經過多輪調試和整修,2月9日,高效病毒防護核心材料產業化裝備調試安裝完畢并投入生產,設備可實現24小時連續運轉,單套生產線寬幅1.8m,日產5000余平納米纖維口罩濾芯材料,可供17萬只平面口罩或7萬只N95口罩;2月29日,已累計生產濾芯材料12.5萬平納米纖維膜,可供425萬只平面口罩或175萬只N95口罩。

      目前,團隊與江西某企業合作的日產24000平納米纖維口罩濾芯生產線正在籌建中。

      潛心科研,實現厚積薄發

      能夠短時間突破技術壁壘,來源于何建新教授多年對科研的不斷探究。何教授團隊是國內較早展開納米纖維宏量化制備關鍵技術及裝備研發的團隊,自主開發了高速線性靜電紡絲技術,使線性紡絲技術單臺中試設備的生產效率提高了5倍,并把設備成本大幅度降低至20%,在行業內處于國內領先水平,為納米纖維產業化設備的研發奠定了堅實的基礎。

      口罩最重要的部分是濾材,普通醫用防護口罩用的濾材阻力為340Pa,采用何建新教授的高速線性靜電紡絲技術生產的新型濾材阻力在35到40Pa之間,濾效更高。新型濾材直徑150納米,相當于熔噴布纖維的1/200,可以保持輕薄的同時,有效阻擋病毒,相較于用熔噴布制作的口罩,優勢明顯。

      在此技術及裝備基礎上,跟河南醫美集團合作展開納米纖維口罩濾芯材料的共同研究。該技術對解決當前應急處置疫情的現實緊迫需求、實現穩定控制疫情需要具有重要意義。

      自主創新,產品優勢明顯

      何建新教授利用自主研發的納米纖維產業化裝備,研發出兩個系列的納米纖維防護用口罩濾芯:一種為純納米纖維防護口罩濾芯系列,產品主要有N90型(濾效≥91%,濾阻≤80Pa)和N95型(濾效≥96%,濾阻≤135Pa);另一種為納米纖維復合防護口罩濾芯系列,產品主要有N90型(濾效≥92%,濾阻≤95Pa)、N95(濾效≥95%,濾阻≤175Pa)和N99(濾效≥99.5%,濾阻≤340Pa)三個型號。口罩產品有以下顯著優勢和特性:

      一是高效低阻,佩戴舒適。濾芯由100nm的超細纖維構成,結構蓬松,孔隙率高。對細菌的攔截效率高達99.9%,同時吸氣阻力不到130Pa,佩戴時呼吸順暢,遠低于常規熔噴類口罩的國家標準(N95型口罩國標:濾效≥95%,吸氣阻力≤343.2Pa)。

      二是性能穩定,可重復使用。依靠納米纖維層的純物理攔截作用(傳統熔噴無紡布依靠靜電吸附,極易衰減),能經受沸水、酒精等反復消毒處理,性能保持穩定,經河南省醫療器械檢驗所檢驗合格,在經過非油性顆粒與細菌過濾效率沸水處理10分鐘及酒精噴灑消毒仍合格。如果正常佩戴,在經過消毒處理后,仍能循環使用。

      三是產品輕薄,過濾精度高。口罩核心過濾層為納米纖維微孔薄膜,厚度不超過3微米,過濾精度小于100nm,可以高效攔截飛沫、PM2.5、細菌和病毒等污染物及病原體。

      投入生產,服務社會

      何教授團隊已與北京化工大學等十家單位組成聯合體共同申報的國家重點研發計劃“公共安全風險防控與應急技術裝備”重點專項“可重復使用防護口罩關鍵技術及產業化”項目(項目編號:2020YFC0844800)獲國家科技部立項,項目總經費600萬元。何建新教授擔任其中第三個課題“溶液靜電紡納米纖維膜及口罩”。

      該團隊建立基于定量試驗分析的可重復使用口罩綜合性能評價方案,為可重復使用次數超過10次的防護口罩的標準制定提供理論和實驗數據支撐。研發成果受到了河南省教育廳、科技廳的認可,得到了河南日報、東方今報、河南民生頻道廣泛關注。

      目前,生產的濾芯材料已供給省內有關企業,進行合作生產。前期已通過河南省援疆辦公室向新疆無償捐助一萬只可更換濾芯口罩和十萬片口罩濾芯。為助力河南高校復學復課,擬向省內相關高校捐贈的十萬只可更換濾芯口罩和一百萬片口罩濾芯正在緊張生產中,更多面向社會的捐助也在穩步進行中。

      何建新教授說,作為黨外知識分子,要時刻為國家分憂,勇于擔當,積極為國家、為社會貢獻力量。作為一名大學教師,何建新教授在抗疫戰場勇于“亮劍”,彰顯了一名高校統戰成員、一名科研工作者全心全意為人民服務、為國家分憂解難的敬業精神與專業情懷。(鄭常青)

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