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由香港大學(港大)土木工程系本科生張峻偉和勞恩彤領導的本科生團隊在該系湯初陽教授和郭浩博士的指導下，成功利用靜電紡絲技術開發了一種新型的空氣濾芯，有望應用於可循環口罩及其他空氣過濾產品。該濾芯由大量納米纖維構成，在保證透氣度的同時，對顆粒物的去除遠優於現有的口罩濾芯。此外，只需通過簡單的潤洗與烘乾，該濾芯就可重複使用。在疫情期間，團隊希望能夠提高口罩產品的過濾效率，並減少一次性口罩對環境帶來的二次污染。

現階段的商業化口罩大多用熔噴布作為過濾層的核心材料，但構成熔噴布的纖維粗細非常不均勻，使用壽命也非常短暫。熔噴布在過濾如細菌，病毒等微小顆粒與污染物時，過濾效果亦不盡人意。為解決這個難題，研究團隊運用靜電紡絲技術紡織納米纖維作爲新型過濾材料。這種新型濾材具有更好的均勻性與過濾效果，所採用的納米纖維直徑遠小於熔噴纖維的微米級直徑。這種納米纖維濾材孔隙率高於80%，可有效降低空氣過濾阻力。同時，相互連接的納米纖維網可以利用其獨特的結構以及化學特性來確保對空氣污染物的高去除率。在前期研究中，研究團隊設計了一款「三明治」結構的納米纖維濾芯，來提高其整體機械强度及過濾性能。該結構由兩層外層疏水層以及一層中間過濾層組成。外層由直徑800到1,000納米的粗纖維構成，為濾芯提供足夠的機械支撐。同時，外層的疏水特性也可有效阻隔水分，保護中間過濾層免受水分潤濕影響。中間過濾層由直徑100到400納米的細纖維構成，細小的孔徑可以有效捕捉空氣中細小顆粒物與污染物。

實驗證明，納米纖維濾芯對0.3、2.5、10微米的顆粒物都有著比普通一次性口罩更加卓越的過濾表現。例如，對於0.3微米的顆粒，新型納米纖維濾芯可以達到九成以上的去除率，而普通口罩只有不到五成。除此之外，為了緩解一次性口罩帶來的二次環境污染問題，研究團隊為納米纖維濾芯設計了高效並簡單的再生方法，保證其循環使用。通過簡單的酒精潤洗與加熱烘乾，濾芯可維持其出色的空氣過濾性能。濾芯的循環使用可有效減少一次性口罩帶來的環境問題並提高相關產品的可持續性。目前研究團隊正在繼續優化濾芯的各項性能並製作口罩樣品。

該研究獲得港大工程學院COVID-19行動種子基金和院長創新與創業基金的支持。研究團隊還包括兩名計算機科學學生王俊淵和孫天霖、修讀生物醫學工程的孫介然、會計與金融專業的金飛揚，及姚瀾君、吳羽綸及崔錦澤三名學生助手。

目前，研究團隊在香港大學技術轉移處的協助下已經為此發明申請美國專利。同時，該項發明也在「第五屆加拿大國際發明創新大賽」上取得金牌，並榮獲「20大最佳發明獎」與「多倫多國際創新與先進技能協會（TISIAS）特別獎」。團隊表示希望尋求商業夥伴合作，對這項發明進行商品化。

此次研究由湯初陽教授帶領的環境及可持續膜技術團隊主導，團隊的主要研究方向為高效分離膜及過濾材料的研發。此次所研發的新型納米纖維濾膜空氣濾芯進一步增强了該團隊在高效濾材研發方面的經驗和優勢，有望為控制水體與空氣污染，保護公共衛生，提供潛在的集成解決方案。

研究團隊前期研發的無電力快速水過濾濾芯已成功申請專利，並獲得多個海內外知名獎項，包括2020年香港工程師協會青年工程師/研究員優秀論文獎，2019年瑞士日內瓦國際發明展金牌，2019年《麻省理工科技評論》亞太地區35歲以下創新者獎。湯教授於2013年加入香港大學，在此之前，其在新加坡主導研發了用於海水淡化的水通道蛋白仿生濾膜，該技術目前已被Aquaporin Asia公司成功商業化。

關於香港大學工程學院
工程學院成立於1912年，是香港大學的創始院系之一。自成立以來，該學院緊貼工程界的發展步伐，站在工程學研究的最前端，並逐漸發展成為全港最具規模的工程學院，透過轄下五大學系，提供高質素的學士、碩士及研究院課程，為各工程專業培訓頂尖人才。工程學院旨在透過全方位的教育，使學生不但修習尖端技術的知識，更培養他們積極和多角度思維、卓越的語文能力與社交技巧、創新思維，令畢業生擁有不凡的國際視野和秉持終身學習的態度，及恪守專業誠信等優秀個人屬性。網址: https://engg.hku.hk。

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