微納米復(fù)合的高介電特性過濾材料設(shè)計(jì)與制備
作者：2016級本科生 高軼倫 建筑學(xué)院
指導(dǎo)老師：莫金漢 建筑學(xué)院
關(guān)鍵詞：顆粒物、過濾、靜電增強(qiáng)、低阻高效
摘要
近年來，大氣環(huán)境顆粒物污染日益嚴(yán)重，甚至成為社會性問題受到廣泛關(guān)注。民用空調(diào)系統(tǒng)使用高效過濾器控制顆粒物（0.3μm，效率>99.9%），阻力大，容塵量小，壽命短且難以重復(fù)利用；工業(yè)車間生產(chǎn)環(huán)境中存在大量粉塵影響從業(yè)人員健康，易燃、不耐高溫的普通過濾裝置存在安全隱患。因此急需發(fā)展低阻、高效、阻燃且耐高溫的過濾技術(shù)和材料。
研究思路
顆粒物荷電與濾材極化協(xié)同的靜電增強(qiáng)過濾技術(shù)：利用顆粒物前端荷電，濾材后端極化來提升低過濾阻力的粗效濾網(wǎng)的過濾效率（阻力<10Pa,@0.5m/s）。
圖1 在微米級別的粗效濾材纖維中負(fù)載稀疏的高介電特性納米纖維，強(qiáng)化極化電場
范圍，大大提升過濾效率
圖2 傳統(tǒng)靜電紡絲制納米纖維：無法深入微米纖維骨架，需要改進(jìn)
負(fù)壓調(diào)控靜電紡絲方法：采用泡沫金屬粗效濾網(wǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)聚氨酯濾網(wǎng)，發(fā)揮耐高溫阻燃特性。
圖3 實(shí)驗(yàn)原理圖及實(shí)物裝置（紡絲液：PVDF(20%)+二甲基甲酰胺+
丙酮負(fù)壓調(diào)控風(fēng)速：2-3m/s）
性能表征
圖4 樣品顯微表征：微納米纖維復(fù)合
圖5 良好的阻燃性能
性能測試
過濾阻力及效率測試結(jié)果：
圖6 紡絲后在靜電增強(qiáng)過濾下，粗效濾材效率（PM0.3-0.5）由不足10%提升到87%,
且阻力極低
圖7 與市面常見高效過濾器對比
已獲獎(jiǎng)勵(lì)
1. 全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實(shí)踐與科技競賽 一等獎(jiǎng)
2. 清華大學(xué)第三十七屆“挑戰(zhàn)杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽 二等獎(jiǎng)
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