后疫情时代，医用防护服作为保障医护人员生命健康的防护用品之一，其重要性进一步凸显。目前，市场上的商业防护服主要包括聚丙烯纺粘/熔喷/纺粘非织造材料（SMS）、聚乙烯透气薄膜/无纺布复合非织造材料（SF）和聚乙烯闪蒸非织造材料(FS)。SF和FS由于其致密的纤维结构具有良好的阻隔性能，但透气性和透湿性较差，长时间的穿戴会导致防护服使用人员出现闷热、潮湿和操作不适等严重后果。SMS因疏松多孔的纤维结构具有良好的透气性，但其过滤性能是依靠静电效应提供的。当SMS暴露于水或消毒剂中时，因静电荷的耗散，过滤效率可能会骤降至30%左右。因此，研发高透气和高阻隔的防护服具有重要意义。

纳米纤维膜因其孔隙率高、比表面积大和相互贯穿的内部孔结构，有望兼顾高阻隔和高透气。但由于纳米纤维直径细，纤维强度较弱，作为防护服材料还需进一步提升其强度。此外，考虑到高温灭菌再生，液体喷溅和遇到明火等情况，防护服材料还应具备耐高温，耐酸碱，阻燃等特性。

图1：PI-ENM防护服的制备流程示意图。

鉴于此，中国科学院城市环境研究所郑煜铭研究员团队在期刊《Journal of Membrane Science》发表了最新研究成果“高透气与高强度的防水聚酰亚胺纳米纤维防护服的制备与性能探究”(Highly breathable and durable waterproof polyimide electrospun nanofibrous membrane for potential reusable protective clothing application: Preparation, characterization and performance)。论文第一作者为硕士生李岩，通讯作者为钟鹭斌副研究员、郑煜铭研究员。研究以刚性结构和高玻璃化转变温度的均苯四甲酸二酐（PMDA）和4,4′-氧化二苯胺（ODA）作为聚酰亚胺（PI）前体单体，通过调控静电纺丝参数，设计并制备了一种过滤效率高、透气性佳、机械强度高的PI-ENM纳米纤维。在此基础上，通过化学气相沉积，于PI-ENM表面沉积一层超薄聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜，进一步提升其整体性能。

图2：PI-ENM的过滤性能。

通过优化PI纳米纤维结构，所制备的PI纳米纤维膜具有高过滤效率(96.13%)，低压降(57.1 Pa)和高品质因子(0.057 Pa-1)，对葡萄球菌有99.48%的拦截能力。

图3：PI-ENM的透气性。

相比于商业防护服材料（聚乙烯透气薄膜/无纺布复合非织造材料，聚乙烯闪蒸非织造材料），其透气性高1~2个数量级。并且，由于PI-ENM的主要过滤机制为物理过滤，因此在各种环境考验下PI-ENM性质没有发生明显改变。

图4：PI-ENM的热稳定性和阻燃性。

此外，PI-ENM具有良好的热稳定性和阻燃性，可保证高温暴露、火灾等特殊情况下防护服的完整、医护人员的安全，并具有高温消毒再生（120~200℃）重复使用的可能性。

图5 ：PI-ENM的可重复性。

为进一步验证防护服的重复利用性，团队采用三种常见的消毒方法（酒精、1%的氯基溶液、紫外线杀菌照射）进行了5次循环消毒处理。结果显示，PI-ENM仅透气性略有下降，过滤效率几乎无明显变化，证明其具备较好的重复利用性。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2023.122354