近年來，不少研究人員相繼提出了多種方案收集過濾室內漂浮著的霧霾微粒，凈化個人的居住環境，例如通過靜電吸附、聚合物纖維吸附以及金屬有機骨架配合物吸附等物理方式。但是這些材料的生產或者依賴于昂貴的制造設備，或者需要復雜的制備工藝，基本都無法完成大規模生產。
近日，中國科學技術大學俞書宏教授領導的團隊采用紗窗上常用的尼龍（聚酰胺）網紗為基底，通過“浸染自組裝”的方法對網紗中的聚酰胺纖維進行Ag NW（Ag nanowire）涂覆，成功研制出了超大面積的柔性透明智能窗紗。研究論文以“Mass-Production of Nanowire-Nylon Flexible Transparent Smart Windows for PM2.5 Capture”為題，發表于美國Cell出版社的新刊iScience上（預計將于2019年2月22日正式出版）。論文作者為合肥微尺度物質科學國家研究中心博士生黃蔚然等。
1、超強的霧霾吸附力
這種窗紗材料具有高達99.65％的霧霾去除效率。只需50秒即可將PM2.5密度從嚴重污染（248毫克/立方米）降至良好（32.9毫克/平方米）。將空間擴大至0.5m3后，霧霾去除率仍然可以達到99.48％。
除此之外，該材料可以循環使用，吸附霧霾顆粒物之后，只需在乙醇中浸泡20分鐘，就可以再次使用，而且在100次重復使用后霧霾去除效率并沒有降低。
吸附后與清洗后的SEM和EDX掃描圖像
2、良好的物理機械性能
機械柔韌性和穩定性是決定柔性透明電子器件壽命的兩個重要因素。為了確認該材料的物理機械性能，研究人員進行了彎曲疲勞測試和拉伸往復測試。
彎曲測試結果表明，該材料在最小彎曲半徑為2.0mm的10000次彎曲疲勞測試中，隨著彎曲半徑的減小，材料電阻沒有發生明顯變化，在超過10,000次彎曲循環后電阻僅從15.2變化到19.3U，表明其優異的穩定性和可逆性。
拉伸測試結果表明，在最大拉伸變形率為10%的1000次拉伸往復測試中，材料的結構和強力都沒有明顯變化，明顯優于傳統的ITO加熱器和基于石墨烯的加熱器，后兩者分別只能承受1.10%和4.0%的拉伸形變。
3、敏感的電熱溫變效應
對這種窗紗材料施加較小的電壓，它就可以達到很高的溫度，當相應的施加電壓為1.0V、1.5V、2.0V、2.5V、3.0V和3.5V時，材料可以升溫至33.3℃、42.6℃、54.4℃、71.0℃、82.5℃升及105.1℃。這比大多數傳統的納米結構材料升溫所需電壓要小得多，如石墨烯薄膜需要的電壓為60V，三層石墨烯薄膜需要30V，單壁碳納米管薄膜需要12V，Ag NW薄膜需要7V等。
利用材料的這一特性可以與熱致變色染料結合在一起，從而通過熱刺激改變窗紗的顏色或者透射率，甚至可以將其與仿生變色、柔性機器人等結合在一起，獲得更多智能溫變效果。
不同涂覆形狀的溫變測試效果
4、超高的生產效率和性價比
研究人員在20分鐘內即可制備約7.5平方米的智能窗紗材料，加上人工費、材料費、設備損耗等，總共的花費約100元（15.03美元），就可以得到透光率86.05%、空氣凈化效率99.65%的智能窗紗材料�？梢哉f，這種材料未來將會具有非常高的市場應用價值，同時也很有可能成為防霧霾口罩及空氣凈化器的替代材料。
雖然這種窗紗材料具有諸多優點，但距離大規模市場應用仍有一些問題要處理，比如，窗紗的涂覆材料Ag NW在空氣中不太穩定，容易與大氣中的硫化物發生反應，暴露在空氣中1年后，材料就會變成淡黃色。 |
