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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力量。北京化工大學有機無機復合材料國家重點實驗室高分子材料先進制造英藍團隊也是如此。他們把實驗室改造成工廠，利用自身的科研優(yōu)勢和技術特長，研發(fā)生產(chǎn)出抗擊疫情的“三把利器”，那就是3D復印護目鏡、“彩虹絲”納米纖維膜口罩和“新風正氣”防冠面罩。

3D復印護目鏡：保障抗疫一線人員健康

“我們自主研發(fā)的這款3D復印護目鏡，制造一副僅需半分鐘。”該實驗室謝鵬程教授介紹說，3D復印護目鏡是實驗室響應國家號召應急啟動的科技戰(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復印技術是在對目標產(chǎn)品進行虛擬設計或實體掃描建模的基礎上，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)務工作者、社區(qū)服務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，光風霽月”，這是中國科學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。“彩虹絲”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域的一大難題。北京化工大學英藍實驗室經(jīng)過十多年的不懈堅持，才終于突破傳統(tǒng)毛細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“新風正氣”防冠面罩。

“新風正氣”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周內快速完成樣機制造和調試，隨后利用3D打印技術與3D復印技術進行生產(chǎn)。目前，該實驗室研發(fā)的“新風正氣”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。