如何开发净化效率高、使用寿命长、无需复杂维护的净化系统，解决传统行业的痛点？厦门大学侯旭教授团队突破面向空气净化的未来技术，为空气净化器的设计提供了全新的液体门控思路。9月26日，这项最新研究成果在Nature 线上发表。厦大化学化工学院博士生张运茂为该论文的第一作者，化学化工学院、物理科学与技术学院双聘教授侯旭为独立通讯作者。该研究首次运用“响应性液体门控技术”提出不同微尺度颗粒物在水界面上的高效过滤与吸收的核心机制，打通了现有空气净化中从过滤吸收、防污防腐、抗菌除臭到长期运行的技术难关，解开了液体作为结构与功能材料如何实现电化学可控微泡及其三相界面上高效传质的难题。空气污染物中的颗粒物浓度是空气污染的一项重要指标。它由固体、液体、有机和无机物质颗粒的复杂悬浮混合物组成，具有较大危害性。如何去除这些颗粒物？目前直接有效的方式仍然是使用各种空气过滤净化系统。但缺点在于，这些系统多由多层纤维膜或多孔材料组成的过滤膜单元构成，随着颗粒物在其表面和内部孔隙的堆积，这些过滤单元将不可避免地遭受堵塞问题，容尘能力从根本上限制了这类过滤装置的效率和使用寿命。侯旭团队首创特定功能液体作为结构与功能材料，通过调控颗粒物与液体之间相互作用进而控制空气——水界面上的物质传递。该方法将传统固体材料对污染物过滤所使用的有效表面积，转换为液体材料对污染物过滤吸收的有效体积，既提高净化效率，也增大净化器的尘容量。利用门控液体作为主要过滤材料，可以实现管路连接、自动化、程序化控制，进一步实现免维护、高效、低成本的系统运行。这意味着，未来该技术将为工业、医疗、建筑等领域急需的防治大气污染、提升空气质量、改善人居环境等环保、健康、民生问题提供技术保障。△ 电化学响应性液体门控水界面上的过滤与吸收机制示意图“我们还可以按照需要设计功能液体，赋予空气净化液门系统实现定制化净化需求，比如，抗菌能力、耐腐蚀能力等。”侯旭介绍。也就是说，该电化学液门空气净化系统还可与人工智能、微流控技术等集成应用，有望实现智能空气净化，满足不同环境下的空气净化需求。第一作者张运茂于2017年考入厦大，进入侯旭课题组。在五年的时光里，在导师指导和鼓励下，他潜心研究，专注于基于电化学体系的液体作为功能门控材料的研究。不懈坚持终于得见曙光。“随着该技术的突破，未来也有望将促进微型反应器的设计与开发并助力二氧化碳催化、乳化、化妆品、制药等应用领域的新技术研发。”张运茂信心满满，“值得一提的是，侯老师一直教导鼓励我要沉下来，重视创新科研思维的训练，做0到1的研究。科研中要去开发我们自己的‘杀手锏’，可以说我们的核心实验数据都是使用我们课题组自主研制的测试表征系统，这些自研设备极大地丰富了我们实验过程中的测试手段和加深对实验新现象的机理理解。”https://www.nature.com/articles/s41586-022-05124-y微信加群
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