一种基于电荷泵原理的高过滤效率摩擦电口罩转让专利
申请号 : CN202010662919.2
文献号 : CN111973903B
文献日 : 2021-08-31
发明人 : 王宏志 , 管泽鑫 , 侯成义 , 李耀刚 , 张青红
申请人 : 东华大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于电荷泵原理的高过滤效率摩擦电口罩,包括滤芯和外部保护层,所述滤芯位于外部保护层中,其特征在于,所述滤芯包括正摩擦层和负摩擦层,所述正摩擦层和负摩擦层在呼气时分离,在吸气时贴合;所述正摩擦层还通过导线与外接的电荷泵部分的正极相连,所述负摩擦层还通过导线与所述电荷泵部分的负极相连;所述电荷泵部分用于为所述滤芯输送电荷;所述电荷泵部分包括锂电池、二极管和电容器,所述锂电池的正极与所述二极管的正极相连,所述二极管的负极与所述正摩擦层连接;所述锂电池的负极与所述负摩擦层连接;所述锂电池的正极和负极之间还连接有所述电容器。
2.根据权利要求1所述的基于电荷泵原理的高过滤效率摩擦电口罩,其特征在于,所述正摩擦层由导电布构成,并在所述导电布的四周粘合有绝缘透气布料。
3.根据权利要求1所述的基于电荷泵原理的高过滤效率摩擦电口罩,其特征在于,所述负摩擦层由表面具有碳氟纳米纤维的导电布构成。
4.根据权利要求3所述的基于电荷泵原理的高过滤效率摩擦电口罩,其特征在于,所述负摩擦层的制备方式为:将导电布粘贴至单辊机上,经静电纺丝装置,正负高压电源将纺丝液静电喷射成丝,通过调控单辊机转速和纺丝时间,得到表面具有碳氟纳米纤维膜的导电布。
5.根据权利要求4所述的基于电荷泵原理的高过滤效率摩擦电口罩,其特征在于,所述正负高压电源的电压为16‑18 kV;所述单辊机的转速为30‑50 rad/min;所述纺丝时间为
40‑60 min。
6.根据权利要求3所述的基于电荷泵原理的高过滤效率摩擦电口罩,其特征在于,所述碳氟纳米纤维为聚偏二氟乙烯纳米纤维。
7.根据权利要求1所述的基于电荷泵原理的高过滤效率摩擦电口罩,其特征在于,所述锂电池的电压为3.7V,所述二极管的整流电流为1A,耐压值为1000V,所述电容器的电容量为25nf。
说明书 :
一种基于电荷泵原理的高过滤效率摩擦电口罩
技术领域
背景技术
防护手段至关重要。现阶段较为有效的防护措施为佩戴口罩,口罩对进入肺部的空气有一
定的过滤作用,可有效的防止病毒通过呼吸道进入肺部,引发疾病。传统工艺生产的静电吸
附口罩,仅限于利用驻极体制成内层滤芯,并通过电晕放电向驻极体充电,提高其吸附能
力,然而驻极体中电荷极易流失,口罩过滤效率下降迅速。
荷功能,电荷很快从导电网板中流失,电荷保持性能较差,需持续接通外电源,且佩戴舒适
性较差。现有文献(Adv.Funct.Mater.2018,28,1706680)提出一种新型摩擦电空气净化器,
然而此装置对PM2.5这种较大颗粒过滤效率较高,对粒径小于0.3μm的颗粒过滤效率不佳。
因此,亟需开发一种既具有高过滤效率,又无需持续接通外电源的口罩。
发明内容
擦层和负摩擦层,所述正摩擦层和负摩擦层在呼气时分离,在吸气时贴合;所述正摩擦层还
通过导线与外接的电荷泵部分的正极相连,所述负摩擦层还通过导线与所述电荷泵部分的
负极相连;所述电荷泵部分用于为所述滤芯输送电荷。
纤维膜的导电布。
连接;所述锂电池的正极和负极之间还连接有所述电容器。
源,并且制备简便,用材低廉,佩戴舒适。
附图说明
具体实施方式
员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定
的范围。
层,所述正摩擦层和负摩擦层在呼气时分离,在吸气时贴合;所述正摩擦层还通过导线与外
接的电荷泵部分的正极相连,所述负摩擦层还通过导线与所述电荷泵部分的负极相连。其
中,电荷泵部分用于为内层的滤芯输送电荷。
透气性,又能防止正摩擦层与负摩擦层的导电布接触而造成的短路。
射成丝,调控单辊机转速和纺丝时间,得到表面具有碳氟纳米纤维膜的导电布。其中,碳氟
纳米纤维静电纺丝电压一般为16‑18kV;单辊机转速V1为30‑50rad/min;纺丝时间40‑
60min。碳氟纳米纤维优选聚偏二氟乙烯(PVDF)纳米纤维,导电布优选柔软薄款平纹电磁屏
蔽布。
负摩擦层连接;所述锂电池的正极和负极之间还连接有所述电容器。其中,锂电池优选电压
为3.7V,二极管优选整流电流1A,耐压值1000V的硅整流二极管,电容器优选电容量25nf。
层和负摩擦层接触和分离,这样就会在两个材料之间产生相对运动,所以就会由于静电摩
擦产生电荷吸附,再通过电荷泵为其增加电荷,能够保证小颗粒被滤芯有效吸附,从而提高
口罩过滤效率。
(3.7V)、二极管(1N4007)、电容器(25nf),过滤效率采用便携式过滤效率测试仪进行测试。
丝,纺丝时间控制在40min,得到PVDF纳米纤维,按照口罩制备方式进行口罩制备,接上电荷
泵部分,3分钟后除去锂电池,利用便携式过滤效率测试仪进行测试,测试结果如图3中1所
示,其PM0.3的过滤效率约为90%。
丝,纺丝时间控制在60min,得到PVDF纳米纤维,按照口罩制备方式进行口罩制备,接上电荷
泵部分,3分钟后除去锂电池,利用便携式过滤效率测试仪进行测试,测试结果如图3中2所
示,其PM0.3的过滤效率达到了95%。
丝,纺丝时间控制在60min,得到PVDF纳米纤维,按照口罩制备方式进行口罩制备,接上电荷
泵部分,3分钟后除去锂电池,利用便携式过滤效率测试仪进行测试(见图4中的1),作为对
比,省去外接电荷泵,利用便携式过滤测试仪进行测试,(见图4中的2),由此可见,外接电荷
泵时的过滤效率明显高于不接电荷泵的口罩。