基于石墨烯增强陶瓷网络的多功能自清洁空气过滤器

颗粒空气污染正给现代社会带来巨大危害，每年关联超过三百万人死亡。此外，空气传播的有害微生物可扩散危险疾病，进一步加剧了该问题。减轻空气颗粒物风险的常用方法是空气过滤。然而，传统空气过滤器通常除颗粒物去除外不提供任何功能。它们无法灭活累积的污染物，因此需要定期维护和更换以保持运行与安全。本工作提出了一种多功能自清洁空气过滤系统，其利用一种新型石墨烯增强空气过滤介质（GeFM）。GeFM 的混合网络将底层陶瓷网络基于被动结构的空气过滤特性与石墨烯薄膜功能特性带来的附加主动特征相结合。GeFM 能够捕获 >95% 的微生物及尺寸大于 1 $\mu$m 的颗粒，并可重复焦耳加热至 >300 {\deg}C 达数小时而无退化迹象。借此，累积的有机颗粒物与微生物污染物被有效分解，使 GeFM 再生。此外，GeFM 提供了在操作期间监测过滤器空气 throughput 与负载状态的独特选项。GeFM 的主动特征可大幅延长过滤器寿命并提升安全性，为开发更安全、更可持续的空气过滤方案以应对空气污染与疫情的未来挑战提供了巨大潜力。