KRüSS于1796年誕生于德國漢堡，是表面科學(xué)儀器領(lǐng)域的全 球領(lǐng)導(dǎo)品牌。先后研發(fā)了世界上第 一臺(tái)商用全自動(dòng)表面張力儀和第 一臺(tái)全自動(dòng)接觸角測量儀，榮獲多次國際工業(yè)設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)和德國中小企業(yè)Z 具創(chuàng)新能力TOP100榮譽(yù)。其它產(chǎn)品還包括各類動(dòng)態(tài)表面張力儀、泡沫分析儀、界面流變儀和墨滴形狀分析儀等。

研究背景

自疫情爆發(fā)以來，個(gè)人防護(hù)進(jìn)入常態(tài)化，消費(fèi)者對(duì)口罩的要求從Z開始的單一防護(hù)功能向舒適化、可復(fù)用、時(shí)尚化等多功能性轉(zhuǎn)變。市場對(duì)多功能化醫(yī)用口罩的迫切需求，不斷推動(dòng)著現(xiàn)代醫(yī)用口罩非織造布在新材料、新技術(shù)方面的不斷探索和改進(jìn)。有研究表明，將傳統(tǒng)非織造織物材料與石墨烯相結(jié)合，可開發(fā)高效、低阻的新型復(fù)合材料。同時(shí)，利用石墨烯獨(dú)特的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和極高的比表面積，吸附和過濾顆粒、細(xì)菌和病毒，能有效阻隔冠狀病毒，大大地拓寬了石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域。

2020年12月25日，在深圳舉行的第22屆中國國際高新技術(shù)成果交易會(huì)上，一種新型石墨烯無紡布一經(jīng)面世就獲得優(yōu)秀產(chǎn)品獎(jiǎng)，引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。這種新型石墨烯無紡布是將傳統(tǒng)原料聚丙烯替換為石墨烯/聚丙烯復(fù)合母粒，采用紡粘無紡布制造工藝制備獲得。

本文通過對(duì)這種新型石墨烯無紡布微觀組織形貌及熱性能、表面親疏水(油) 性、防水性能、透氣性、壓力差、 配戴時(shí)效性及是否有異味等進(jìn)行測試和評(píng)價(jià)，分析研究這種新型石墨烯無紡布在醫(yī)用口罩方面的應(yīng)用前景，開發(fā)石墨烯在醫(yī)療器械領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，為口罩生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品升級(jí)、轉(zhuǎn)型提供數(shù)據(jù)支撐。

圖1. 石墨烯無紡布和醫(yī)用無紡布掃描電子顯微鏡照片

實(shí)驗(yàn)方法與儀器

本文采用KRüSS DSA25B接觸角測量儀對(duì)石墨烯無紡布進(jìn)行接觸角測試。

DSA25B接觸角測試儀

實(shí)驗(yàn)開始前，將石墨烯無紡布用蒸餾水超聲清洗，并在50°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘干。實(shí)驗(yàn)時(shí)， 樣品平鋪在載玻片上，水滴(油滴)體積約為2μL。高速相機(jī)捕捉水滴(油滴)照片，采用座滴法測量接觸角，即在液滴輪廓和表面投影(基線)之間的交叉點(diǎn)上(三相接觸點(diǎn))使用座滴圖像量取接觸角，每張照片測量10組數(shù)據(jù)，取平均值作為測試結(jié)果。

結(jié)果與討論

圖2. 石墨烯無紡布表面親疏水（油）性測試結(jié)果

（注：a.水（油）滴光學(xué)照片；a.水（油）接觸角）

在室溫條件下，分別測試了石墨烯無紡布正反面水和油的靜態(tài)接觸角。圖2a所示為測試過程中捕捉的水(油)滴光學(xué)照片，通過座滴圖像法量取的接觸角如圖2b所示。可知，石墨烯無紡布正面水接觸角為132.6°，反面水接觸角為138.8°，正面油接觸角為142.8°，反面油接觸角為129.9°。這種新型石墨烯無紡布纖維表面張力低于水、油的表面張力，使得水滴以及油污無法在織物表面鋪展，因此證明這種新型石墨烯無紡布具有拒水、拒油的特性。同時(shí)，防水性能評(píng)價(jià)測試結(jié)果顯示試樣表面沒有潤濕，存有少量水珠，依照GB/T 4745-2012《紡織品防水性能的檢測和評(píng)價(jià)沾水法》評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，沾水等級(jí)達(dá)到4~5 級(jí)，該材料具有良好的抗沾水性能。

總結(jié)

可看出減少銀漿層的空洞是提高芯片鍵合強(qiáng)度的一種有效方法。合適的粘合促進(jìn)劑可以幫助增加銀漿在基材表面的浸潤并減少界面銀漿層里的空洞。

新型石墨烯無紡布在醫(yī)用口罩的應(yīng)用中體現(xiàn)出了組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、拒水、拒油、抗沾水、低阻透氣、口罩無異味的特性，符合當(dāng)下人們對(duì)口罩的舒適性、防護(hù)性和可重復(fù)使用性的要求，有助于口罩生產(chǎn)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的升級(jí)、轉(zhuǎn)型。隨著石墨烯無紡布生產(chǎn)技術(shù)和表面改性技術(shù)不斷完善成熟，新型石墨烯無紡布在醫(yī)用口罩、醫(yī)用縫合線、醫(yī)用輔料等醫(yī)療器械的應(yīng)用將得到進(jìn)一步拓展，從而實(shí)現(xiàn)石墨烯在功能無紡布應(yīng)用中的商業(yè)化與規(guī)?；?，未來可能會(huì)有越來越多功能各異的石墨烯無紡布產(chǎn)品陸續(xù)出現(xiàn)在市場上。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳大雷,陳凡紅,元瑛,梁峰,楊曉輝,賀軍權(quán).醫(yī)用口罩用新型石墨烯無紡布性能測試與評(píng)價(jià)[J].中國醫(yī)療器械信息,2022,28(23):17-20+73.DOI:10.15971/j.cnki.cmdi.2022.23.038.