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新冠肺炎疫情暴發(fā)以來，各行各業(yè)都在為抗擊疫情貢獻(xiàn)力量。北京化工大學(xué)有機無機復(fù)合材料國家重點實驗室高分子材料先進制造英藍(lán)團隊也是如此。他們把實驗室改造成工廠，利用自身的科研優(yōu)勢和技術(shù)特長，研發(fā)生產(chǎn)出抗擊疫情的“三把利器”，那就是3D復(fù)印護目鏡、“彩虹絲”納米纖維膜口罩和“新風(fēng)正氣”防冠面罩。

3D復(fù)印護目鏡：保障抗疫一線人員健康

“我們自主研發(fā)的這款3D復(fù)印護目鏡，制造一副僅需半分鐘?！痹搶嶒炇抑x鵬程教授介紹說，3D復(fù)印護目鏡是實驗室響應(yīng)國家號召應(yīng)急啟動的科技戰(zhàn)疫項目產(chǎn)品。

3D打印已經(jīng)為大家所熟知，但3D復(fù)印的概念卻鮮為人知。據(jù)該實驗室楊衛(wèi)民教授介紹，3D復(fù)印技術(shù)是在對目標(biāo)產(chǎn)品進行虛擬設(shè)計或?qū)嶓w掃描建模的基礎(chǔ)上，根據(jù)材料PVT特性參數(shù)進行模具型腔智能規(guī)劃，再通過3D打印增材制造或數(shù)控切削減材制造模具，最后通過智能模塑成型裝備高效率、高精度地制造出相同形狀特征的批量產(chǎn)品。

據(jù)謝鵬程介紹，3D復(fù)印護目鏡使用聚碳酸酯為原料，透明度高，對皮膚無毒無害，特別是對人體的貼合性好。他們還充分考慮長期佩戴時可能出現(xiàn)的問題，用于一線醫(yī)務(wù)工作者、社區(qū)服務(wù)人員與病患近距離接觸時的疫情防護再好不過。

該實驗室室制造出的護目鏡近1萬副，已為湖北武漢、孝感等多地抗疫一線的環(huán)衛(wèi)工人提供健康防護，同時還捐贈給北京、湖南、遼寧、山西、河南等地的醫(yī)院和北京環(huán)衛(wèi)集團、中信環(huán)境、中國石化等抗疫一線單位。

“彩虹絲”納米纖維膜口罩：讓新冠病毒走入“迷宮”

“彩虹收雨，光風(fēng)霽月”，這是中國科學(xué)院段雪院士為該實驗室所研制的“彩虹絲”納米纖維膜高性能口罩的題詞?！安屎缃z”納米纖維直徑正好是可見光的波長范圍(370-780納米)，它也是由此而得名的。

新型冠狀病毒顆粒尺寸在100納米左右，而熔噴布的纖維直徑在微米尺度，構(gòu)造網(wǎng)孔大于病毒本身，因此要靠靜電吸附才能有效攔截病毒。而“彩虹絲”納米纖維阻擋病毒的方式是通過納米尺度長纖維層疊，形成錯綜復(fù)雜的微孔通道，讓病毒像走“迷宮”一樣被攔截，因而酒精消毒或水洗后，其阻隔病毒功能衰減的程度也較輕。

據(jù)研究人員介紹，纖維直徑從微米到納米的跨越一直是該領(lǐng)域的一大難題。北京化工大學(xué)英藍(lán)實驗室經(jīng)過十多年的不懈堅持，才終于突破傳統(tǒng)毛細(xì)管電紡的慣性思維局限，創(chuàng)新提出熔體微分新概念和聚合物熔融電紡的新方法。他們從單噴頭開始試驗，經(jīng)過4噴頭、32噴頭到64噴頭的不斷探索，最終才取得“零溶劑”聚合物納米纖維綠色制造技術(shù)的創(chuàng)新突破，實現(xiàn)納米級“彩虹絲”聚合物納米纖維膜的批量生產(chǎn)。

“新風(fēng)正氣”防冠面罩：為醫(yī)護人員提供專業(yè)保護

“很多一線醫(yī)護人員是采用封閉式護目鏡與口罩分別佩戴的形式。這種方式存在一定缺陷，一方面由于醫(yī)生佩戴護目鏡后導(dǎo)致面部傷痕累累，這會增加感染的幾率;另一方面，醫(yī)院病患輕重不一，環(huán)境污染濃度不斷增大，交叉感染的風(fēng)險很大?！睏钚l(wèi)民介紹說，他們按照化工裝置對于有毒氣體密封和凈化排放的原理，提出為醫(yī)護人員開發(fā)專用面罩的想法，并起名為“新風(fēng)正氣”防冠面罩。

“新風(fēng)正氣”防冠面罩的制造思路是可將呼和吸的氣體進行分流，與現(xiàn)有面罩呼吸氣體混雜的情況完全不同，可大幅降低二氧化碳和病毒被再次吸入的概率，使醫(yī)護人員呼吸安全性顯著提升。思路有了，行動也立馬跟上，實驗室全體成員在2周內(nèi)快速完成樣機制造和調(diào)試，隨后利用3D打印技術(shù)與3D復(fù)印技術(shù)進行生產(chǎn)。目前，該實驗室研發(fā)的“新風(fēng)正氣”防冠面罩已小批量投產(chǎn)，形成月產(chǎn)100套生產(chǎn)能力。

此外，該實驗室還研發(fā)新冠肺炎患者可以佩帶的面罩。他們在防護模式基礎(chǔ)上增加在線消毒功能單元，將呼出氣體引入消毒單元，通過“彩虹絲”濾膜將病毒攔截后采用75%酒精進行消殺，實現(xiàn)呼出氣體的安全排放。