韩国科学技术院的研究人员开发了一种名为“离心多纺”的新型纳米纤维生产技术，这将为安全、经济地大批量生产高性能聚合物纳米纤维打开大门。这项新技术每小时的纳米纤维生产速度比传统静电纺丝法高出300倍，具有许多潜在的应用前景，包括开发用于冠状病毒防护的口罩过滤器。

 

纳米纤维是很好的口罩过滤器，因为它们与气溶胶粒子的机械相互作用使它们更有能力捕捉90%以上的有害粒子，如细粉尘和含病毒的液滴。

 

COVID-19大流行的影响进一步加速了近年来对更好口罩的需求增长。随着疫情的继续，杏耀代理人们对一种基于聚合物纳米纤维的口罩过滤器的需求也越来越大，这种过滤器可以更有效地阻挡有害颗粒。

 

“静电纺丝”是一种常用的制备精细均匀聚合物纳米纤维的工艺，但在安全性、成本效益和批量生产方面，它有几个缺点。静电纺丝法需要高压电场和导电靶，这阻碍了聚合物纳米纤维的安全、经济批量生产。

 

针对这一缺点，“离心纺丝”利用离心力代替高压来生产聚合物纳米纤维被认为是一种更安全、更经济的替代静电纺丝的方法。易于扩展是另一个优势，因为这种技术只需要一个旋转喷丝器和收集器。

 

然而，由于现有的离心力纺丝技术仅使用一个旋转的喷丝板，生产能力有限，与“多喷嘴静电纺丝”和“无喷嘴静电纺丝”等先进静电纺丝技术相比，生产率并不高。即使吐丝器的尺寸增大，这个问题仍然存在。

 

受这些限制的启发，韩国科学技术学院化学和生物分子工程系的Do Hyun Kim教授领导的研究小组通过将一个旋转喷丝器分成三个子盘，开发出了一种可批量生产的离心多纺喷丝器。本研究发表于ACS Macro Letters，第10卷，2021年3月第3期的封面文章。

 

利用这种带有三个子盘的新型离心多纺吐丝器，博士生Byeong Eun Kwak及其同事Hyo Jeong Yoo和Eungjun Lee演示了克级生产各种聚合物纳米纤维的过程，最大生产速度可达每小时25克，比常规静电纺丝系统高出约300倍。在实验室规模的生产系统中，每小时可生产25克聚合物纳米纤维，相当于每天生产30个口罩过滤器。

 

通过将大量生产的聚合物纳米纤维整合成多组分纤维网的形式， 杏耀平台经营之道 ，杏耀连接研究人员能够制造出过滤性能与目前韩国市场上KF80和KF94口罩中使用的过滤器相当的口罩过滤器。KF80和KF94口罩分别获得韩国食品和药品安全部(Ministry of Food and Drug Safety of Korea)的批准，可过滤至少80%和94%的有害颗粒。

 

“当我们的系统从实验室规模扩大到工业规模时，离心多纺聚合物纳米纤维的大规模生产将成为可能，基于聚合物纳米纤维的面罩过滤器的成本也将大幅降低，”Kwak解释说。