只需晒太阳即可杀菌99.8%…釜山大学开发可重复使用环保碳纳米管口罩

by Jo Chunghyeon

Published 03 Apr.2025 14:47(KST)

Updated 31 Jul.2025 16:57(KST)

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釜山大学 Lee Hyungwoo、成均馆大学 Jeon Il、高丽大学 Kim Hanjun 教授团队联合研究成果

折叠1万次仍可使用…碳纳米管新一代口罩

韩国国内研究团队利用用于半导体的碳纳米管开发出一种环保型口罩，仅需暴露在阳光下即可去除99.8%的病毒，即使折叠和展开超过1万次仍可使用，有望为医疗和工业领域提供具有创新性的防疫解决方案。

该口罩不仅能解决现有一次性口罩造成的环境污染问题，还可重复使用，并能搭载呼吸传感器、湿度检测等智能功能，因此被评价为兼具经济性、可持续性和产品化潜力的下一代技术。

釜山大学（校长 Choi Jaewon）4日表示，该校纳米能源工学科 Lee Hyungwoo 教授研究团队与成均馆大学、高丽大学合作，开发出基于碳纳米管（CNT）、采用卷对卷（Roll-to-Roll）工艺制备的可重复使用环保口罩。

研究团队。（自左起为 Lee Hyeongu、Jeon Il、Kim Hanjun、Woo Chaeyeong、Lee Ilhyeon）釜山大学提供

以新冠肺炎大流行为契机，佩戴口罩已成为日常，但现有一次性口罩存在塑料废弃物等环境问题，而且使用一次后阻断病毒的性能显著下降，存在局限。因此，能够重复使用并保持性能的高效口罩滤材开发需求不断增加。

此次韩国研究团队开发的新型口罩，通过合成可进行干法纺丝的碳纳米管，使其可应用于卷对卷（Roll-to-Roll）工艺，从而实现大面积生产，并且在无需使用黏合剂的情况下即可将碳纳米管与聚丙烯纤维结合，相比现有制造方式具有更高的产业应用性。

卷对卷（Roll-to-Roll）工艺是将材料连续涂覆或转印到旋转卷筒表面，从而实现大面积生产的工艺技术，具有生产效率高、适合大规模制造的特点，广泛应用于薄膜、传感器、口罩滤材等多个领域。

为克服现有一次性口罩的环境问题和功能性局限而开发的这款口罩，将具有超疏水性（接触角175.53度）的碳纳米管应用于口罩，使碳纳米管原有的优异特性得以充分发挥。

接触角是指固体表面上的液滴所形成的固–液–气三相交界处的夹角，是表征表面润湿性的指标。一般而言，接触角越大越疏水，越小则越亲水，当接触角大于150度时被归类为超疏水。

研究团队开发的口罩通过垂直排列碳纳米管的有序结构，实现了优异的透气性，从而能够调控口罩内部湿度。此外，利用碳纳米管的特性，还证实了通过太阳光或电加热（焦耳加热）实现病毒失活的效果（病毒去除率99.8%）。

另外，佩戴口罩呼吸时，通过碳纳米管电阻变化即可实现智能功能（呼吸传感、湿度检测功能），并且在经历1万次以上弯折测试后其特性仍无变化，耐久性极高，有望弥补现有口罩的缺点，成为下一代医疗及工业用防疫口罩。

釜山大学纳米能源工学科教授 Lee Hyungwoo 表示：“通过本次研究，我们开发出环保且可重复使用的高性能口罩，今后将推进面向实用化的后续研究。”

本次研究由釜山大学 Lee Hyungwoo 教授、成均馆大学 Jeon Il 教授、高丽大学 Kim Hanjun 教授共同担任通讯作者，釜山大学能源融合技术研究所博士后研究员 Woo Chaeyoung 与成均馆大学博士研究生 Lee Ilhyun 共同担任第一作者，在科学技术信息通信部和韩国研究财团（中坚研究、全球先导研究中心）以及信息通信规划评价院信息通信研究中心项目的资助下完成。

上述研究成果已于3月10日发表在国际学术期刊《SusMat》上。