城大開發具抗菌功能的石墨烯口罩

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香港城市大學(城大)化學系助理教授葉汝全博士及其團隊研發出嶄新技術,能以低成本快速製造抗菌的石墨烯口罩。這種口罩更有抗病毒的潛力。

目前常用的外科口罩並不抗菌,口罩上的有害物質能存活多個小時,有造成第二次感染的危險。由於石墨烯有抗菌性質,科學家正研究如何製造石墨烯口罩。

葉博士說:「我們數年前的研究發現,以二氧化碳紅外線激光系統直接照射市面出售的聚酰亞胺薄膜(一種聚合物塑膠材料)或其他生物材料,可產生立體的多孔石墨烯,能夠快速簡易地製造石墨烯口罩。」

葉博士的團隊已開展抗菌石墨烯口罩的初期研究。他解釋說:「我們的激光感生石墨烯材料能夠殺死幾乎全部大腸桿菌及空氣中的細菌。石墨烯與細菌的相互作用引致細菌死亡。」在太陽的光熱作用下,可於10分鐘內殺滅99.998%細菌。

團隊在不久前開始測試激光感生石墨烯材料抗病毒的能力,並有理想結果。對兩種冠狀病毒的初步測試發現,激光感生石墨烯材料可於5分鐘內使超過90%的病毒失去活性,10分鐘後全部病毒失去活性。

目前生產石墨烯的常用方法是化學氣相沉積,做法是先在高溫環境中在多孔基質上生成石墨烯,然後用蝕刻法除去基質。另一常用方法是水熱法,氧化石墨烯在熱水中積聚同時還原。不過,上述兩種方法均難以控制成品的形狀,且須在高溫環境中進行,合成時間長,成本亦高。

葉博士的突破性技術,可把生產石墨烯及設定形狀的工序合而為一,節省了時間及成本,並且有助解決原材料的問題,因為新技術可把大部分含碳的材料,如纖維和紙張等,轉化為石墨烯。他表示:「我們也可運用生物質或生物材料。這是環保技術。」

此外,葉博士的石墨烯製作技術所用的二氧化碳激光系統,在大部分機械產品店都買得到,並可在室溫環境操作。他說:「製作工序很簡單,製成品的價錢大約介乎外科口罩與N95口罩之間。」

新技術通過電腦控制,可製成各類不同形狀的多孔激光感生石墨烯,調節激光功率就可改變石墨烯孔口的大小,令人戴上口罩後能夠舒適地呼吸。 

葉博士說:「我們下一步的計劃是研究這材料的抗病毒能力,和研製可重用口罩。」   

激光感生石墨烯材料可作其他多種用途,例如製作抗菌醫學儀器。葉博士說:「我們已製作口罩原型。研發出理想的結構後,通過認證測試,口罩很快就可推出市場。」

研究團隊還製造了一個濕氣發電裝置,以人的呼吸驅動,可檢測口罩的狀況。細菌或空氣中的顆粒積聚在石墨烯上會改變表面性質,影響水分誘導能力,從而顯示口罩的狀況。這種口罩有更好的防護效果,對前線工作人員特別重要。

葉博士的團隊成員包括化學系博士生黃麗蓓蘇建君宋雲及碩士生徐絲雨。項目合作團隊包括來自香港科技大學的唐本忠教授、南開大學的朱春雷博士和卡羅琳醫學院(香港)陳斯杰博士的團隊。

新聞界查詢:城大傳訊及公關處馮美玲(電話:3442 6808或6183 0853)

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