बैक्टीरिया, वायरस या जहरीले पदार्थ परिवेश के तापमान वाले वातावरण में व्यापक रूप से फैलते हैं, जो पीएम0.3 जैसे अति सूक्ष्म कणों द्वारा ले जाए जाते हैं, जो सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा करते हैं। इसके अतिरिक्त, औद्योगिक उच्च तापमान वाली अपशिष्ट गैसें पर्यावरण को गंभीर रूप से प्रदूषित करती हैं। लोगों के स्वास्थ्य और पर्यावरण अनुकूलन के लिए बैक्टीरिया युक्त परिवेश स्रोतों और उच्च तापमान स्रोतों दोनों पर लागू निस्पंदन झिल्ली विकसित करने की तत्काल आवश्यकता है। वर्तमान में, अधिकांश निस्पंदन झिल्लियाँ तकनीकी बाधाओं का सामना करती हैं, जैसे खराब निस्पंदन स्थायित्व और धीमी औद्योगीकरण प्रगति। इन मुद्दों को हल करने के लिए, वुहान टेक्सटाइल यूनिवर्सिटी में शिक्षाविद जू वेइलिन के नेतृत्व वाली टीम ने केन्द्रापसारक कताई तकनीक का उपयोग किया है। बाहरी विद्युत क्षेत्र की आवश्यकता के बिना, पॉलीमाइड कताई प्रक्रिया के दौरान स्वचालित रूप से एक ध्रुवीकृत आणविक संरचना प्राप्त करता है, जिससे गठित फाइबर मैट की सतह पर मजबूत आत्मनिर्भर इलेक्ट्रोस्टैटिक बल उत्पन्न होता है। चांदी के नैनोकणों की इन-सीटू वृद्धि से, जीवाणुरोधी गुण संपन्न होते हैं, जिससे जीवाणुरोधी और दीर्घकालिक निस्पंदन प्राप्त होता है। यह तकनीक निस्पंदन झिल्ली की थोक तैयारी का भी एहसास कराती है। उनके काम,"स्व-स्थायी इलेक्ट्रोस्टैटिक और जीवाणुरोधी पॉलीमाइड/सिल्वर फाइबर मैट पर आधारित गर्मी प्रतिरोधी एयर फिल्टर,"उन्नत कार्यात्मक सामग्री में प्रकाशित किया गया था। पेपर के सह-प्रथम लेखक हैं वुहान टेक्सटाइल यूनिवर्सिटी के डॉ. लव पेई और 2023 की कक्षा के मास्टर छात्र जू झेंग, शिक्षाविद जू वेइलिन और प्रोफेसर लियू शिन संबंधित लेखक हैं।

पॉलीमाइड फाइबर मैट की सतह पर मजबूत आत्मनिर्भर इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों की उत्पत्ति मुख्य रूप से केन्द्रापसारक कताई प्रक्रिया के दौरान मैक्रोस्कोपिक घर्षण और सूक्ष्म द्विध्रुवीय ध्रुवीकरण के कारण होती है। तंतुओं और हवा के साथ-साथ तंतुओं के बीच घर्षण, एक मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र बनाता है, जो पॉलीमाइड अणुओं के ध्रुवीकरण को ट्रिगर करता है, जिससे इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र और मजबूत होता है। पॉलीमाइड के उच्च इन्सुलेशन और उत्कृष्ट ढांकता हुआ गुणों के कारण, इसका इलेक्ट्रोस्टैटिक नुकसान न्यूनतम है, जिससे सतह इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों का अपव्यय धीमा हो जाता है। कास्टिंग द्वारा प्राप्त पॉलीमाइड फिल्मों की तुलना में, मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक बल केवल केन्द्रापसारक स्पून फाइबर मैट की सतह पर मौजूद होते हैं। इसके अलावा आणविक सिमुलेशन ने केन्द्रापसारक कताई और कास्टिंग विधियों द्वारा प्राप्त पॉलीमाइड अणुओं के ध्रुवीकरण की विभिन्न डिग्री की पुष्टि की। सेंट्रीफ्यूगल स्पून फाइबर मैट और कास्ट फिल्मों की हाइड्रोजन बॉन्ड ऊर्जा क्रमशः 28.54 के.जे./मोल और 19.50 के.जे./मोल थी, जो उनकी थर्मल स्थिरता के अनुरूप थी। इसके अलावा, सेंट्रीफ्यूगल स्पून फाइबर मैट का पूर्ण ध्रुवता पैरामीटर कास्ट फिल्मों की तुलना में अधिक था, जिससे यह पुष्टि हुई कि सेंट्रीफ्यूगल स्पिनिंग प्रक्रिया पॉलीमाइड अणुओं के ध्रुवीकरण को प्रेरित करती है, जिससे आणविक ध्रुवता बढ़ती है।

पॉलीमाइड और इसके सिल्वर नैनोकण मिश्रित फाइबर मैट की आकृति विज्ञान और भौतिक रासायनिक गुणों के विश्लेषण से पता चलता है कि इन-सीटू विकास विधि पॉलीमाइड फाइबर मैट से सिल्वर नैनोकणों को सफलतापूर्वक जोड़ती है। 30-350 डिग्री सेल्सियस के थर्मल अपघटन तापमान रेंज के भीतर, पॉलीमाइड/सिल्वर नैनोपार्टिकल फाइबर मैट (पीआई/एजी) का वजन घटाने 5% से अधिक नहीं होता है; गर्मी प्रतिरोध परीक्षणों से पता चलता है कि पीआई/एजी फाइबर 280 डिग्री सेल्सियस पर लंबे समय तक गर्मी उपचार के बाद भी अपना निरंतर रूप बनाए रखते हैं, फाइबर व्यास में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं होता है। पीआई/एजी की उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता इस सामग्री पर आधारित एयर फिल्टर को 200-300 डिग्री सेल्सियस के पर्यावरणीय तापमान पर लंबे समय तक उपयोग करने की अनुमति देती है।

पीआई/एजी के निस्पंदन प्रदर्शन परीक्षण से पता चलता है कि 260 µm मोटे फाइबर मैट के PM0.3 के लिए निस्पंदन दक्षता 99.1% है, और 180 µm मोटे फाइबर मैट के लिए, यह 98.1% है, दबाव ड्रॉप 73.67 देहात तक कम हो गया है , और -713 V का औसत सतह इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज। इसके विपरीत, वाणिज्यिक पॉलीमाइड फाइबर मैट में केवल -10 V का सतह इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज होता है, जिसमें PM0.3 निस्पंदन दक्षता 58.5% होती है। अल्ट्रा-उच्च सतह इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज और केन्द्रापसारक कताई द्वारा निर्मित 3डी नेटवर्क संरचना सहक्रियात्मक रूप से पीआई/एजी की वायु निस्पंदन दक्षता को बढ़ाती है। 330 दिनों के बाद, पीआई/एजी की सतह इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज अभी भी -700 वी से ऊपर बनी हुई है, और 280 डिग्री सेल्सियस पर 1 घंटे के उच्च तापमान उपचार के बाद, पीएम0.3 के लिए इसकी निस्पंदन दक्षता 91.3% से ऊपर बनी हुई है। इसलिए, पीआई/एजी उच्च तापमान वाले वातावरण में दीर्घकालिक निस्पंदन प्राप्त करते हुए कम दबाव में गिरावट सुनिश्चित कर सकता है। जीवाणुरोधी परीक्षणों से पता चलता है कि पीआई/एजी एस्चेरिचिया कोली और स्टैफिलोकोकस ऑरियस के खिलाफ महत्वपूर्ण जीवाणुरोधी गतिविधि प्रदर्शित करता है। इसलिए, इस अध्ययन में तैयार किए गए पीआई/एजी का उपयोग कमरे के तापमान के जीवाणु स्रोतों के वायु निस्पंदन के साथ-साथ औद्योगिक उच्च तापमान स्रोत ग्रिप गैस निस्पंदन के लिए किया जा सकता है।

सारांश: लेखकों ने केन्द्रापसारक कताई तकनीक का उपयोग करके मजबूत आत्मनिर्भर इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के साथ जीवाणुरोधी, उच्च तापमान प्रतिरोधी पॉलीमाइड फाइबर मैट तैयार किए हैं, जो आत्मनिर्भर इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के प्रभाव के कारण उच्च PM0.3 निस्पंदन दक्षता सुनिश्चित करते हुए कम दबाव की गिरावट. यह कार्य बहुक्रियाशील, कुशल वायु निस्पंदन फाइबर सामग्री की बड़े पैमाने पर, निरंतर तैयारी के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है।