被譽(yù)為“黑金”的石墨烯是一種強(qiáng)度高、韌性好、重量輕、透光率高、導(dǎo)電性佳的新型納米材料。疫情防控期間，在“超級(jí)材料”石墨烯的“加持”下，護(hù)目鏡和兒童口罩兩款產(chǎn)品成為好評(píng)不斷的防疫“法寶”。近日，交匯點(diǎn)記者連線江蘇省石墨烯創(chuàng)新中心相關(guān)負(fù)責(zé)人，為大家揭開(kāi)它們的科技面紗。
另辟蹊徑，源頭杜絕護(hù)目鏡起霧
在抗“疫”一線，護(hù)目鏡是醫(yī)護(hù)人員必不可少的防護(hù)裝備之一。然而，由于防護(hù)服密不透風(fēng)，醫(yī)護(hù)工作者長(zhǎng)時(shí)間作戰(zhàn)常常會(huì)大量出汗，導(dǎo)致護(hù)目鏡起霧嚴(yán)重，影響正常工作和生命安全。不久前，一段網(wǎng)絡(luò)視頻就記錄下了荊門市第二人民醫(yī)院感染科三病區(qū)的護(hù)士余琪琪連續(xù)工作6小時(shí)后，因護(hù)目鏡模糊而連摔三級(jí)臺(tái)階的畫面，十分危險(xiǎn)。
為解決醫(yī)務(wù)人員佩戴護(hù)目鏡產(chǎn)生的霧氣問(wèn)題，常州烯旺新材料科技有限公司創(chuàng)始人、江南石墨烯研究院名譽(yù)院長(zhǎng)馮冠平聯(lián)合清華大學(xué)長(zhǎng)庚醫(yī)院、江蘇省石墨烯創(chuàng)新中心等多家單位研制出了石墨烯防霧光療護(hù)目鏡?！斑@款護(hù)目鏡的關(guān)鍵材料石墨烯的制備以及將石墨烯膜轉(zhuǎn)移到護(hù)目鏡上的制作過(guò)程是在江蘇進(jìn)行。為盡快解決護(hù)目鏡起霧問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)成員加班加點(diǎn)，從提出構(gòu)想到產(chǎn)出樣品僅用了七天。”馮冠平說(shuō)。
防霧功能如何實(shí)現(xiàn)？“很多人會(huì)聯(lián)想到目前市面上很常見(jiàn)的防霧泳鏡，實(shí)際上這和我們所研發(fā)的石墨烯防霧光療護(hù)目鏡有很大區(qū)別。”江蘇省石墨烯創(chuàng)新中心總經(jīng)理、常州第六元素材料科技股份有限公司董事長(zhǎng)瞿研接受周刊記者采訪時(shí)表示，一些研發(fā)機(jī)構(gòu)曾嘗試在護(hù)目鏡上涂一層化學(xué)物質(zhì)或納米材料，但效果并不理想，其主要原因在于此“霧”非彼“霧”。
游泳時(shí)所起的“霧”主要成分是水，但醫(yī)護(hù)人員護(hù)目鏡中所起的“霧”卻并非是純水。“泳鏡之所以可以防霧，主要是泳鏡表面有一層疏水的膜，使水無(wú)法附著。而汗液里含有油脂，可以視為一種混合型的‘溶劑’，因此，純疏水或者純疏油的涂層往往無(wú)法起到理想效果?！?br />
瞿研表示，目前“雙疏”涂層的研發(fā)仍是行業(yè)內(nèi)的難點(diǎn)所在。他舉例說(shuō)明，水潑到手機(jī)屏幕上一般會(huì)結(jié)成水珠流下，而手指觸碰手機(jī)屏幕后卻常常留下手印。“因此，我們另辟蹊徑，嘗試從露點(diǎn)的角度上來(lái)解決問(wèn)題?！焙?jiǎn)單來(lái)說(shuō)，汗液蒸汽碰到了比較涼的鏡面后，達(dá)到了露點(diǎn)，從而由氣態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)，形成白霧。如果能將鏡面加熱到與體溫一致，則可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。
石墨烯防霧光療護(hù)目鏡正是利用功能化石墨烯透光性和電熱特性，在鏡架上加裝一塊鋰電池，在透明透光的情況下給護(hù)目鏡加熱，從而達(dá)到防霧和光療的雙重效果。“石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱可以促進(jìn)眼周血液循環(huán)，緩解眼部疲勞。同時(shí)，對(duì)于那些本身需要佩戴近視眼鏡的醫(yī)護(hù)來(lái)說(shuō)，由于護(hù)目鏡溫度的升高，護(hù)目鏡中近視眼鏡的溫度也得到提升，因此近視眼鏡的鏡片也不會(huì)起霧。”據(jù)了解，此款護(hù)目鏡充電一次可連續(xù)使用6小時(shí)，且可進(jìn)行消毒。
高效過(guò)濾，還孩子自由呼吸
雖然多數(shù)地區(qū)開(kāi)學(xué)時(shí)間還未確定，但是如何預(yù)防孩子感染新型冠狀病毒還是被家長(zhǎng)們提上了日程。“目前市場(chǎng)上缺少用于兒童防疫的專用口罩，不利于兒童疫情期間防護(hù)。”蘇州大學(xué)附屬兒童醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科副主任醫(yī)師柏振江在黃石市婦幼保健院進(jìn)行對(duì)口支援時(shí)，發(fā)現(xiàn)了這一問(wèn)題。
為什么兒童需要佩戴專用口罩？“目前市場(chǎng)上能夠有效抑制病毒傳播的口罩大多是為成年人設(shè)計(jì)，而兒童的肺部還沒(méi)有發(fā)育完全，口罩呼吸時(shí)的阻力對(duì)孩子來(lái)說(shuō)是很大負(fù)擔(dān)?！宾难醒a(bǔ)充，在空氣流通性方面，由于成人用KN95口罩密閉性較強(qiáng)，兒童缺乏行為能力，佩戴時(shí)也存在窒息風(fēng)險(xiǎn)。
除此之外，實(shí)踐中還存在另一個(gè)棘手問(wèn)題：市場(chǎng)上多數(shù)口罩是通過(guò)靜電吸附微小顆粒物，但戴一段時(shí)間后，佩戴者呼吸所產(chǎn)生的水汽會(huì)讓靜電消失。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，配戴一個(gè)小時(shí)吸附效果就會(huì)顯著下降而致吸附失效?！斑@正是我們需要適時(shí)更換口罩的原因。長(zhǎng)時(shí)間戴著失去靜電吸附能力的口罩，非但起不到防護(hù)作用，反而可能吸入脫落物，后果不堪設(shè)想?！宾难姓f(shuō)。
為此，東南大學(xué)孫立濤教授與常州碳星科技有限公司聯(lián)合昆山好六石墨烯技術(shù)有限公司、蘇州市好孩子集團(tuán)等企業(yè)聯(lián)合研發(fā)出了一款專為兒童的仿生智能呼吸口罩，即兒童KN95級(jí)石墨烯防護(hù)口罩。繞過(guò)靜電技術(shù)，這種新型口罩借助石墨烯超大的物理吸附能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微小顆粒物的直接吸附，避免遇水汽失效的問(wèn)題，可以長(zhǎng)時(shí)間保持高效吸附率。據(jù)測(cè)試，其防護(hù)效果級(jí)別達(dá)到了2016年新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高級(jí)別：A級(jí)。因?yàn)槭┎馁|(zhì)的特殊性，這款口罩可消毒后重復(fù)使用，只需要更換清潔隔片和濾芯即可。
盡管這款口罩小巧輕便，但它的內(nèi)部卻大有乾坤。瞿研介紹，除了五層過(guò)濾網(wǎng)共同作用下的高效過(guò)濾之外，這款口罩采用純液態(tài)醫(yī)用硅膠制成，柔軟親膚且密封度高。同時(shí)，內(nèi)部配有仿生呼吸送風(fēng)系統(tǒng)，根據(jù)佩戴者呼吸節(jié)奏，感應(yīng)式送風(fēng)系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)大小和頻率，為兒童提供舒適呼吸環(huán)境。
貼心暖心，前線送來(lái)感謝信
“石墨烯防霧光療護(hù)目鏡經(jīng)過(guò)我實(shí)戴，已基本解決在使用過(guò)程中的起霧問(wèn)題，非常了不起。感謝你們?cè)谔厥馇闆r下，想一線醫(yī)務(wù)人員之所想，急一線醫(yī)務(wù)人員之所急，解決了醫(yī)務(wù)人員護(hù)目鏡起霧難題?！蹦暇┽t(yī)科大學(xué)副校長(zhǎng)、南京醫(yī)科大學(xué)附屬逸夫醫(yī)院院長(zhǎng)、江蘇馳援湖北副總指揮兼黃石地區(qū)總指揮魯翔試用后說(shuō)。
據(jù)悉，這款為抗擊疫情而“量身定做”的護(hù)目鏡已于2月28日獲得醫(yī)療器械備案證。截至目前，800余套石墨烯防霧光療護(hù)目鏡已被送往包括江蘇援湖北醫(yī)療隊(duì)，海軍第一醫(yī)院，同濟(jì)醫(yī)學(xué)院下屬協(xié)和醫(yī)院等多家一線醫(yī)院進(jìn)行臨床應(yīng)用?！芭宕鲙仔r(shí)之后依舊沒(méi)有起霧，用眼疲勞問(wèn)題也得到了解決，確實(shí)非常好用！”武漢協(xié)和江南醫(yī)院ICU病房?jī)?nèi)，醫(yī)護(hù)人員們?cè)谑褂梅答佉曨l中為新型護(hù)目鏡豎起了大拇指。
不久前，一封來(lái)自黃石的感謝信也被送往江蘇。原來(lái)，在兒童KN95級(jí)石墨烯防護(hù)口罩研發(fā)成功并批準(zhǔn)上市后，首批100個(gè)產(chǎn)品便在第一時(shí)間被送去黃石市婦幼保健院戰(zhàn)“疫”一線。“貼心的關(guān)懷，滿滿的暖意！”隔離病區(qū)的護(hù)士長(zhǎng)田姍稱贊，這種新型兒童口罩設(shè)計(jì)巧妙，是兒童疫情防護(hù)的一大福音。
在得知常州市武進(jìn)區(qū)援鄂醫(yī)護(hù)人員子女大多是未成年人后，江南石墨烯研究院立即決定再次捐贈(zèng)一批兒童用KN95級(jí)石墨烯防護(hù)口罩。瞿研表示：“醫(yī)護(hù)人員不畏生死，在前線奮斗，他們的小家需要我們共同守護(hù)。此次疫情發(fā)生突然，但科技創(chuàng)新助力，舉國(guó)攜手抗‘疫’，相信我們終能戰(zhàn)勝病魔！”
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