元素百科介绍小防霾口罩背后的“大科学”。说到防雾霾口罩，很多人的第一反应是“厚”“透气性差”，很多人都在怀疑口罩是否真的能吸收颗粒物。近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所开发了一款“耳光摩擦电防雾霾口罩”，利用摩擦电场对灰尘的吸附原理吸附空气中的颗粒物，有效防止雾霾影响健康。
说到防雾
霾口罩，很多人的第一反应是“厚”“透气性差”，很多人都在怀疑口罩是否真的能吸收颗粒物。2017年11月，中国科学院北京纳米能源与系统研究所（以下简称中国科学院纳米能源研究所）开发了“耳光摩擦电防雾霾口罩”，利用摩擦电场对灰尘的吸附原理，实现空气中颗粒物的吸附，有效防止雾霾影响健康。
口罩中的“摩擦电技术”
2016年12月，基于中国科学院纳米能源孵化的北京中科纳清科技有限公司成立。这是中国第一家拥有摩擦电纳米除尘核心技术的高科技企业。该防雾口罩是公司推出的主要产品之一。
拿到这款防雾口罩后，记者发现口罩比市场上同类产品轻。根据说明书的要求，佩戴前需要“拍几下”。公司总经理刘建清告诉记者：“拍打可以使口罩的过滤材料产生摩擦电，更好地防止雾霾和除尘。”。
中国科学院北京纳米能源研究所所长、中国科学院院士王中林发明了摩擦纳米发电机技术。王中林说:“摩擦起电是生活常识，但如何利用这些‘摩擦电’一直是人们面前的难题。经过六七年的技术研发，我们的团队终于实现了医疗、环保、信息安全、可穿戴柔性设备等领域的摩擦纳米发电机技术。”
与市场上同类产品不同，这款防霾口罩采用“摩擦电材料”，既保证了吸附效率，又“减肥”了口罩，产品非常轻薄。
王忠林告诉记者，日常生活中的灰尘从天上掉下来时，带来了电荷。他说：“该产品具有纳米发电过滤单元。每个过滤单元包括不同功能的过滤层。佩戴时，拍摄过滤层可通过材料表面的接触产生摩擦静电电荷和介于层之间的电场。它能有效吸收空气中的颗粒物。”
刘建清说：“在佩戴过程中，口罩表面与空气的摩擦或呼吸、运动使不同过滤层之间的碰撞或摩擦产生电荷，可继续产生摩擦，然后吸附空气中的颗粒，可实现颗粒小于0.3微米的吸附净化。”
从用户的角度思考问题
自2017年11月上市以来，口罩销量仅3个月就达到了4万多个。在采访中，王中林反复告诉记者：“口罩是一种关于人类呼吸的物品。在研发过程中，必须保证生物安全，保证高吸附效率，通过技术路径有效降低产品成本。”
事实上，口罩的研发灵感来自于2017年初冬的流感。刘建清的儿子因频繁的呼吸道感染而成为医院的常客。他说：“家人买了很多口罩，大多数口罩的保护效果依赖于材料本身的密度和静电层来实现空气过滤，所以佩戴感觉很窒息，使用一段时间后，过滤效果降低，口罩耳朵也让成人和儿童不愿意佩戴。”
如何开发出更舒适的口罩？这个问题一直萦绕在刘建清的心中。直到有一天，他看到孩子上完自然课，在家演示生活中的摩擦电。“既然摩擦过的塑料尺可以吸纸，为什么摩擦纳米发电机产生的摩擦电不能用在口罩上？”刘建清说，孩子的话提醒了他。
就这样，在王中林的技术指导下，公司的技术团队开始了研发之路。他们学习了口罩行业的标准和技术指标，并不断尝试各种新材料。为了满足市场需求和行业标准，团队经过无数次实验、探索、失败和再试验论证，最终掌握了摩擦纳米发电应用于除尘领域的关键技术。
王中林说:“正是因为团队在摩擦纳米发电领域的积累，我们走的弯路相对较少。口罩采用多壳层高电荷纳米复合结构（MSCD）经过测试，材料取得了很好的效果。通过检测效果，“啪啪摩擦电口罩”也达到了GB/T32610-2016A新国标要求的N95级标准。”
刘建清告诉记者，在工业化的道路上，公司始终坚持“用户第一”。他说：“我们将从用户的角度思考现有口罩的痛点，在材料能够满足国家标准要求的基础上，努力改善佩戴体验，我们改进了高弹性耳挂、鼻夹和呼吸阀，最终让用户佩戴舒适的雾霾除尘口罩。”
