DOI: 10.1021/acsami.9b18083

小于100 nm的超细颗粒气溶胶在空气中随机扩散，对环境和人体健康有害。但是，尚无技术标准或商业产品适用于过滤100 nm以下的粒径。在这里，作者通过静电纺丝和后处理工艺报告了具有超高比表面积的多孔聚（L-乳酸）（PLLA）纳米纤维膜过滤器的开发。电纺并收集PLLA纤维后，将它们用丙酮处理，以在每根纤维上生成朵状的多孔结构。形态、结晶度、机械和热性能的表征表明，多孔结构可归因于电纺丝过程中非溶剂诱导的旋节线相分离和后处理过程中溶剂诱导的重结晶。具有高比表面积的朵状多孔结构为具有低压降（110-230 Pa）的氯化钠（NaCl）超细气溶胶颗粒（30-100 nm）带来了出色的过滤效率（99.99％）。值得注意的是，在7.8 cm/s的空气流速下，用质量因子（0.07）评估时，膜样品在过滤较小尺寸气溶胶颗粒方面的性能优于过滤较大颗粒。最后，该发现证明具有分级孔结构和高比表面积的电纺膜在作为空气过滤材料的应用中具有巨大潜力。

图1. （a）静电纺丝工艺示意图（b）处理过的PLLA膜和圆形空气过滤器样品的照片。

图2.空气过滤测试仪器设置的示意图：通过气溶胶颗粒发生器制备了平均直径为30、50、100 nm的NaCl气溶胶颗粒。通过SMPS中的电场控制粒度。使用两个CPC对滤膜前后的颗粒数量进行搭配，以进行进一步分析。将该膜固定在过滤器支架上，让中和的NaCl气溶胶颗粒流过。

图3.具有不同PLLA浓度（wt％）的电纺纤维膜的SEM图像，（a）：1.6（S1-B）；（b）：1.8（S2-B）；（c）：2.0（S3-B）；（d）：2.2（S4-B）和后处理后（e）：1.6（S1-B）；（f）：1.8（S2-B）；（g）：2.0（S3-B）；（h）：2.2（S4-B）。

图4.（a）后处理前后PLLA纤维膜的XRD图谱。如果不进行后处理，则电纺PLLA的结晶峰非常微弱。后处理样品的四个衍射峰表示高结晶度。（b）后处理前后PLLA纤维膜的应力-应变曲线。

图5.样品的DSC迹线，显示了低玻璃化转变温度（T_gl），高玻璃化转变温度（T_gh）和冷结晶温度（T_cc）。

图6.（a）PLLA纤维膜在不同浓度（1.6～2.2w/w）下的N₂吸附-解吸等温线图，被确定为典型的IV型等温线材料。（b）相应的PLLA纤维膜的孔径分布曲线。

图7.静电纺丝和后处理过程每个阶段的结构。

图8.表2中列出的膜样品对不同尺寸的气溶胶颗粒的过滤效率（a）30 nm，（b）50 nm，（c）100 nm。（d）B组膜样品1小时连续过滤试验的过滤效率。（e）B和C组的膜压降。（f）30、50和100 nm粒径的膜样品的品质因数。