CN106621590A - 一种具备抗菌功能的过滤材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具备抗菌功能的过滤材料及其制备方法。所述的具备抗菌功能的过滤材料，其特征在于，包括基材以及设于基材之上的纳米纤维膜，所述的纳米纤维膜包括至少一个层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层和由纳米纤维定向排列堆砌而成的空腔结构，部分或全部空腔结构内填充有具备抗菌功能的物质，纳米纤维也掺杂有具备抗菌功能的物质。本发明的具备抗菌功能的过滤材料具备过滤效率高、阻力压降大、抗菌性能好等优点，在空气净化器、窗纱、口罩用过滤材料方面具有广阔的应用前景。

Description

一种具备抗菌功能的过滤材料及其制备方法
技术领域
本发明属于空气过滤领域，特别是涉及一种具备抗菌功能的过滤材料及其制备方法。
背景技术
雾霾中的颗粒物和细菌等微生物对人体健康带来极大威胁，雾霾污染问题已造成全球约300万人过早死亡，采取有效措施对其进行防护迫在眉睫。具有抗菌功能的过滤材料，可在对周围空气中细菌等微生物进行去除，从而有效保障人体健康。现有抗菌过滤材料均存在过滤效率低、阻力压降大、抗菌效果差的问题，无法同时满足使用要求。静电纺纳米纤维由于具有纤维直径小、孔径小、比表面积大、孔隙率高等特点，将其用于空气过滤领域可有效实现空气过滤材料高过滤效率、低空气阻力、高抗菌性能的使用要求，具备广阔的应用前景。
现有抗菌空气过滤材料涉及的技术中，包括《负离子过滤无纺布》(ZL201110407879.8)、《一种单层支撑性多功能空气过滤膜》(CN201610244080.4)、《透光、透气、静电排斥PM2.5空气过滤膜及制备方法》(CN201510307864.2)、《低阻力高效空气过滤器》(CN201520260540.3)、《可重复使用可更换空气过滤材料的车用空气过滤器》(CN201420749917.7)、《一种抗菌空气过滤膜的制备方法》(CN201110211524.1)、《抗菌除臭空气过滤网》(CN01242997.X)等都涉及在宏观上改进空气过滤效果，均存在过滤效率低、阻力压降大、抗菌性能差等问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有空气过滤材料过滤效率低、阻力压降大、抗菌性能差的问题，提供一种具备抗菌功能的过滤材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种具备抗菌功能的过滤材料，其特征在于，包括基材以及设于基材之上的纳米纤维膜，所述的纳米纤维膜包括至少一个层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层以及设于平面层之上的由纳米纤维堆砌而成的空腔结构，部分或全部空腔结构内填充有具备抗菌功能的物质，纳米纤维也掺杂有具备抗菌功能的物质。
优选地，所述的层级单元从下到上依次设置。
优选地，所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层，该平面层设于位于最上侧的层级单元之上。
优选地，所述的空腔结构中纳米纤维定向排列。
优选地，所述的基材为网孔状，网孔大小为1～25mm2，克重为10～300g/m2，材质为聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯/聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、锦纶、纤维素、聚丙烯腈、聚氯乙烯或金属。
优选地，所述的纳米纤维膜的孔隙率为60～99.99％，平均孔径为1～10μm，克重为0.01～70g/m2，堆积密度为0.006～0.084g/cm3，纳米纤维膜中层级单元的个数为1～10。
优选地，所述的平面层的纤维直径为0.02～20μm，孔隙率为60～99.99％，平均孔径为1～10μm，堆积密度为0.006～0.084g/cm3。
优选地，所述的每一层级单元中空腔结构的数量为2.5×104～5×106个/cm2，空腔结构的高度为5～50μm，截面形状为圆形、正方形、长方形或三角形，截面面积为20～4000μm2。
优选地，所述的空腔结构内的具备抗菌功能的物质为银、铜、锌、镍、铅、氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类、甲壳素、芥末、蓖麻油和山葵中的至少一种，物质的形态为颗粒状或短纤，颗粒的粒径为10～100μm，短纤的直径为1～10μm，长度为1～10cm，每个空腔结构内填充的具备抗菌功能的物质质量为0.1～1000μg。
优选地，所述的纳米纤维中掺杂的具备抗菌功能的物质为银、铜、锌、镍、铅、氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类、甲壳素、芥末、蓖麻油和山葵中的至少一种。
优选地，所述的填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构占所有空腔结构的比例为10％～90％，分布形式为均匀分布。
优选地，所述的填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构与不填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构间隔设置。
优选地，所述的纳米纤维的化学成分为氟化乙丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、聚丙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯乙烯、聚酯、聚醋酸乙烯、尼龙6、尼龙66、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯、聚乙二醇、聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚以及聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一种或以上。
优选地，所述的纳米纤维中掺杂的具备抗菌功能的物质的质量比例为0.01％～5％。
优选地，所述的具备抗菌功能的过滤材料对粒径为0.3μm～10μm的颗粒的过滤效率为80～100％，阻力压降为10～100Pa，对大肠杆菌的杀菌率为95～99.9999％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为95～99.9999％。
本发明还提供了上述的具备抗菌功能的过滤材料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1：将抗菌功能物质分散于溶剂中，形成分散液，将抗菌功能物质分散于溶剂中，加入聚合物，搅拌形成纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒，滚筒的表面设有多个空心状的凸起，凸起的一面与滚筒接触，与滚筒的接触面能够连通至滚筒内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；基材置于滚筒上，基材的孔和滚筒上的凸起相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔上排出；
步骤3：在基材上形成至少一个层级单元，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：先将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层，再将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构的腔壁，然后通过将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质；最终得到可释放远红外线的功能过滤材料。
优选地，所述的步骤3还包括将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层。
优选地，所述的聚合物为氟化乙丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、聚丙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯乙烯、聚酯、聚醋酸乙烯、尼龙6、尼龙66、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯、聚乙二醇、聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚和聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一种或以上；聚合物的质量分数为8wt％～40wt％；所述的溶剂为甲酸、四氢呋喃、水、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、丙酮、氯仿、甲酚、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮和甲基乙基酮中的至少一种；所述的具备抗菌功能的物质为银、铜、锌、镍、铅、氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类、甲壳素、芥末、蓖麻油和山葵中的至少一种。
优选地，所述的搅拌时间为1～50h。
优选地，所述的刻蚀蒸汽的成分为甲酸溶液、乙酸溶液、氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液、碳酸钠溶液或碳酸镁溶液，浓度为10％～80％，蒸汽送入速度为0.1～3m/s。
优选地，所述的刻蚀蒸汽的送入方式为间歇送入或连续送入，间歇送入的总时间为10～300min，送入：非送入的时间比例为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、4∶1、3∶1、2∶1；连续送入的时间为10～300min，蒸汽从凸起的孔中释放速度为0.1～3m/s。
优选地，所述的静电纺丝条件包括：电压10～100kV，接收距离5～150cm，灌注速度0.1～10mL/h，滚筒转速20～200r/min，温度10～40℃，湿度10～99％，纺丝时间10～300min。
优选地，所述的滚筒的横截面为圆形，截面积为100～1000cm2，长度L1为30～100cm，材质为铁、铝、铜或其他导电材料；滚筒的筒壁厚度T1为2～20cm。
优选地，所述的凸起规则排列在滚筒的表面，凸起的形状为三棱柱、正方体、长方体或圆柱体，材质与滚筒相同。
优选地，所述的凸起的高度H为0.5～2mm，截面积为0.25～9mm2，厚度T2为0.1～0.5mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.5～1mm；所述的孔的形状为圆形、正方形、长方形或三角形，面积为0.01～1mm2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)纳米纤维材料纤维直径细、孔径小、比表面积大的优点可充分使空气过滤材料在保持高过滤效率的同时，显著降低材料的阻力压降，从而满足空气过滤材料高效低阻的性能要求，此外，纳米纤维的高比表面积可承载更多的抗菌功能物质，增强材料的抗菌性能。
(2)本发明的空腔结构可进一步增强抗菌性，同时空腔结构形成的孔径较纳米纤维之间的孔径大，可使气流在经过空腔是速度显著降低，从而减小空气流动阻力，使材料在高效过滤的同时具备低阻力压降。
(3)本发明的具备抗菌功能的过滤材料具备过滤效率高、阻力压降大、抗菌性能好等优点，在空气净化器、窗纱、口罩用过滤材料方面具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为具备抗菌功能的过滤材料结构示意图；
图2为本发明抗菌过滤材料纳米纤维上功能物质的分布示意图；
图3为静电纺丝接收装置示意图；
图4为凸起放大图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例的具备抗菌功能的过滤材料由基材11以及设于基材11之上的纳米纤维膜组成，所述的纳米纤维膜包括层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维14杂乱聚集而成的平面层12以及设于平面层12之上的由纳米纤维14定向排列堆砌而成的空腔结构13，部分空腔结构13内填充有具备抗菌功能的物质15，纳米纤维14也掺杂有具备抗菌功能的物质15。所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层12，该平面层12设于位于最上侧的层级单元之上。
基材11的克重为10g/m2，材质为聚氯乙烯，为网孔状，网孔大小为1mm2。。纳米纤维膜孔隙率为99.99％，平均孔径为1μm，克重为0.1g/m2，堆积密度为0.006g/cm3，共1个层级单元。平面层12的纤维直径为0.02μm，孔隙率为99.99％，平均孔径为1μm，堆积密度为0.006g/cm3；每一层级单元中空腔结构13的数量为5×106个/cm2，空腔结构13的高度为5μm，截面形状为三角形，截面面积为50μm2。空腔结构13内的具备抗菌功能的物质为银，物质的形态为颗粒状，颗粒的粒径为10μm，每个空腔内填充的具备抗菌功能的物质质量为0.1μg。填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构13占所有空腔结构13的比例为10％，被填充的空腔均匀分布。
上述的具备抗菌功能的过滤材料的具体制备方法：
步骤1：配制溶液，将0.1g抗菌功能物质银(粒径为10μm)分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌8h，形成抗菌功能物质分散液；将0.1g抗菌功能物质银(粒径为10μm)分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌10min后，加入10g聚乙烯醇(阿拉丁P119356，重均分子量为14万道尔顿)，搅拌8h形成均匀纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，如图3和图4所示，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒1，滚筒1的表面设有多个空心状的凸起2，凸起2的一面与滚筒1接触，与滚筒1的接触面能够连通至滚筒1内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒1的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；所述的滚筒1的横截面为圆形，截面积为300cm2，长度L1为60cm，材质为铝；滚筒的筒壁厚度T1为10cm；所述的凸起2规则排列在滚筒的表面，凸起2的形状为正方体，材质与滚筒相同；所述的凸起2的高度H为0.7mm，截面积为0.4mm2，厚度T2为0.3mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.7mm；所述的孔的形状为圆形，面积为0.2mm2。
基材置于滚筒1上，基材的孔和滚筒1上的凸起2相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒1，使蒸汽从凸起上的孔排出；蒸汽可对与之接触的基材表面形成刻蚀，增加基材表面粗糙度，排出速度依赖于滚筒截面积、小孔面积和送入速度。刻蚀蒸汽为甲酸，浓度为40％，温度为110℃，采取连续送入的方式，连续送入的时间为40min，蒸汽送入速度为2m/s，蒸汽从凸起2的孔中释放速度为0.5m/s。
步骤3：将常规静电纺丝装置的储存有纺丝溶液的灌注注射器在滑台上排布为与上述空腔结构13截面相同的形状，该形状的数量与空腔结构的数量相同，在一部分该形状的中心位置安置常规静电喷雾装置的储存有分散液的灌注注射器用于填充具备抗菌功能的物质15；在基材上形成一个层级单元，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材运动方向垂直，滑台运动速度为100cm/min，基材运动速度为60cm/min，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构13的腔壁，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电喷雾装置将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质，电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；再采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，静电纺丝条件与形成层级单元的平面层12相同，得到可释放远红外线的功能过滤材料。
纤维的化学成分为聚乙烯醇，纳米纤维上抗菌功能物质的质量比例为1％。利用TSI8130测试材料的过滤性能，利用震荡法对从普如汀生物技术(北京)有限公司购买的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试，材料对10μm颗粒的过滤效率为80％，阻力压降为10Pa，对大肠杆菌的杀菌率为95％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为95％。
实施例2
如图1所示，本实施例的具备抗菌功能的过滤材料由基材11以及设于基材11之上的纳米纤维膜组成，所述的纳米纤维膜包括层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维14杂乱聚集而成的平面层12以及设于平面层12之上的由纳米纤维14定向排列堆砌而成的空腔结构13，部分空腔结构13内填充有具备抗菌功能的物质15，纳米纤维14也掺杂有具备抗菌功能的物质15。所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层12，该平面层12设于位于最上侧的层级单元之上。
基材11克重为20g/m2，材质为金属，为网孔状，网孔大小为1mm2。纳米纤维膜孔隙率为99.9％，平均孔径为1.5μm，克重为1g/m2，堆积密度为0.01g/cm3，共1个层级单元，平面层12的纤维直径为1μm，孔隙率为99.9％，平均孔径为1.5μm，堆积密度为0.01g/cm3；每一层级单元中空腔结构13的数量为4×106个/cm2，空腔结构13的高度为5μm，截面形状为长方形，截面面积为100μm2。
纳米纤维膜中的具备抗菌功能的物质成分为铜，物质的形态为颗粒状，颗粒的粒径为15μm，每个空腔内填充的具备抗菌功能的物质质量为1μg。填充具备抗菌功能的物质的空腔与总空腔数量的比例为15％，被填充的空腔均匀分布。
上述的具备抗菌功能的过滤材料的具体制备方法：
步骤1：配制溶液，将0.1g抗菌功能物质铜(粒径为15μm)分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌8h，形成抗菌功能物质分散液；将0.1g抗菌功能物质铜(粒径为15μm)分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌10min后，加入10g聚偏氟乙烯(美国苏威，重均分子量为32万道尔顿)，搅拌8h形成均匀纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，如图3所示，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒1，滚筒1的表面设有多个空心状的凸起2，凸起2的一面与滚筒1接触，与滚筒1的接触面能够连通至滚筒1内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒1的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；所述的滚筒1的横截面为圆形，截面积为300cm2，长度L1为60cm，材质为铝；滚筒的筒壁厚度T1为10cm所述的凸起2规则排列在滚筒的表面，凸起的形状为正方体，材质与滚筒相同；所述的凸起2的高度H为0.7mm，截面积为0.4mm2，厚度T2为0.3mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.7mm；所述的孔的形状为三角形，面积为0.2mm2。
基材置于滚筒1上，基材的孔和滚筒1上的凸起2相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔排出；蒸汽可对与之接触的基材表面形成刻蚀，增加基材表面粗糙度，排出速度依赖于滚筒截面积、小孔面积和送入速度。刻蚀蒸汽为甲酸，浓度为40％，温度为110℃，采取连续送入的方式，蒸汽送入速度为2m/s，连续送入的时间为40min，蒸汽从凸起2的孔中释放速度为0.5m/s。
步骤3：将常规静电纺丝装置的储存有纺丝溶液的灌注注射器在滑台上排布为与上述空腔结构13截面相同的形状，该形状的数量与空腔结构的数量相同，在一部分该形状的中心位置安置常规静电喷雾装置的储存有分散液的灌注注射器用于填充具备抗菌功能的物质15；；在基材上形成一个层级单元，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材运动方向垂直，滑台运动速度为100cm/min，基材运动速度为60cm/min，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构13的腔壁，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电喷雾装置将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质，电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；再采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，静电纺丝条件与形成层级单元的平面层12相同，得到可释放远红外线的功能过滤材料。
纤维的化学成分为聚偏氟乙烯，纳米纤维上抗菌功能物质的质量比例为1％。利用TSI8130测试材料的过滤性能，利用震荡法对从普如汀生物技术(北京)有限公司购买的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试，材料对10μm颗粒的过滤效率为85％，阻力压降为10Pa，对大肠杆菌的杀菌率为95.5％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为95.5％。
实施例3
如图1所示，本实施例的具备抗菌功能的过滤材料由基材11以及设于基材11之上的纳米纤维膜组成，所述的纳米纤维膜包括层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维14杂乱聚集而成的平面层12以及设于平面层12之上的由纳米纤维14定向排列堆砌而成的空腔结构13，部分空腔结构13内填充有具备抗菌功能的物质15，纳米纤维14也掺杂有具备抗菌功能的物质15。所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层12，该平面层12设于位于最上侧的层级单元之上。
基材克重为40g/m2，材质为聚丙烯，为网孔状，网孔大小为1mm2。。纳米纤维膜孔隙率为99％，平均孔径为2.5μm，克重为5g/m2，堆积密度为0.015g/cm3，共2个层级单元，从下到上依次设置。平面层12的纤维直径为2μm，孔隙率为99％，平均孔径为2.5μm，堆积密度为0.006～0.084g/cm3；每一层级单元中空腔结构13的数量为3.5×106个/cm2，空腔结构13的高度为5μm，截面形状为正方形，截面面积为200μm2。
空腔结构13内的具备抗菌功能的物质为锌，物质的形态为颗粒状，颗粒的粒径为20μm，每个空腔内填充的具备抗菌功能的物质质量为2μg。填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构13占所有空腔结构13的比例为20％，被填充的空腔均匀分布。
上述的具备抗菌功能的过滤材料的具体制备方法：
步骤1：配制溶液，将0.1g抗菌功能物质锌(粒径为(20μm)分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌8h，形成抗菌功能物质分散液；将0.1g抗菌功能物质锌(粒径为(20μm)分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌10min后，加入10g聚偏氟乙烯(美国苏威，重均分子量为32万道尔顿)，搅拌8h形成均匀纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，如图3所示，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒1，滚筒1的表面设有多个空心状的凸起2，凸起2的一面与滚筒1接触，与滚筒1的接触面能够连通至滚筒1内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒1的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；所述的滚筒1的横截面为圆形，截面积为300cm2，长度L1为60cm，材质为铝；滚筒的筒壁厚度T1为10cm；所述的凸起2规则排列在滚筒的表面，凸起的形状为正方体，材质与滚筒相同；所述的凸起2的高度H为0.7mm，截面积为0.4mm2，厚度T2为0.3mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.7mm；所述的孔的形状为三角形，面积为0.2mm2。
基材置于滚筒1上，基材的孔和滚筒1上的凸起2相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔排出；蒸汽可对与之接触的基材表面形成刻蚀，增加基材表面粗糙度，排出速度依赖于滚筒截面积、小孔面积和送入速度。刻蚀蒸汽为甲酸，浓度为40％，温度为110℃，采取连续送入的方式，蒸汽送入速度为2m/s，连续送入的时间为40min，蒸汽从凸起2的孔中释放速度为0.5m/s。
步骤3：将常规静电纺丝装置的储存有纺丝溶液的灌注注射器在滑台上排布为与上述空腔结构13截面相同的形状，该形状的数量与空腔结构的数量相同，在一部分该形状的中心位置安置常规静电喷雾装置的储存有分散液的灌注注射器用于填充具备抗菌功能的物质15，在基材上形成2个层级单元，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材运动方向垂直，滑台运动速度为100cm/min，基材运动速度为60cm/min，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构13的腔壁，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电喷雾装置将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质，电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；循环进行形成层级单元的步骤共2次，再采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，静电纺丝条件与形成层级单元的平面层12相同，得到可释放远红外线的功能过滤材料。
纤维的化学成分为聚偏氟乙烯，纳米纤维上抗菌功能物质的质量比例为1％。利用TSI8130测试材料的过滤性能，利用震荡法对从普如汀生物技术(北京)有限公司购买的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试，材料对10μm颗粒的过滤效率为90％，阻力压降为15Pa，对大肠杆菌的杀菌率为95.9％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为95.9％。
实施例4
如图1所示，本实施例的具备抗菌功能的过滤材料由基材11以及设于基材11之上的纳米纤维膜组成，所述的纳米纤维膜包括层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维14杂乱聚集而成的平面层12以及设于平面层12之上的由纳米纤维14定向排列堆砌而成的空腔结构13，部分空腔结构13内填充有具备抗菌功能的物质15，纳米纤维14也掺杂有具备抗菌功能的物质15。所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层12，该平面层12设于位于最上侧的层级单元之上。
基材克重为60g/m2，材质为聚乙烯，为网孔状，网孔大小为1mm2。。纳米纤维膜孔隙率为95％，平均孔径为3μm，克重为10g/m2，堆积密度为0.02g/cm3，共2个层级单元，从下到上依次设置，平面层12的纤维直径为3μm，孔隙率为60～99.99％，平均孔径为1～10μm，堆积密度为0.006～0.084g/cm3；每一层级单元中空腔结构13的数量为3×106个/cm2，空腔结构13的高度为5μm，截面形状为圆形，截面面积为300μm2。
空腔结构13内的具备抗菌功能的物质为镍，物质的形态为颗粒状，颗粒的粒径为30μm，每个空腔内填充的具备抗菌功能的物质质量为5μg。填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构13占所有空腔结构13的比例为25％，被填充的空腔均匀分布。
上述的具备抗菌功能的过滤材料的具体制备方法：
步骤1：配制溶液，将0.1g抗菌功能物质镍(粒径为30μm)分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌8h，形成抗菌功能物质分散液；将0.1g抗菌功能物质镍(粒径为30μm)分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌10min后，加入10g聚偏氟乙烯(美国苏威，重均分子量为32万道尔顿)，搅拌8h形成均匀纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，如图3所示，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒1，滚筒1的表面设有多个空心状的凸起2，凸起2的一面与滚筒1接触，与滚筒1的接触面能够连通至滚筒1内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒1的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；所述的滚筒1的横截面为圆形，截面积为300cm2，长度L1为60cm，材质为铝；滚筒的筒壁厚度T1为10cm；所述的凸起2规则排列在滚筒的表面，凸起的形状为正方体，材质与滚筒相同；所述的凸起2的高度H为0.7mm，截面积为0.4mm2，厚度T2为0.3mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.7mm；所述的孔的形状为三角形，面积为0.2mm2。
基材置于滚筒1上，基材的孔和滚筒1上的凸起2相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔排出；蒸汽可对与之接触的基材表面形成刻蚀，增加基材表面粗糙度，排出速度依赖于滚筒截面积、小孔面积和送入速度。刻蚀蒸汽为甲酸，浓度为40％，温度为110℃，采取连续送入的方式，蒸汽送入速度为2m/s，连续送入的时间为40min，蒸汽从凸起2的孔中释放速度为0.5m/s。
步骤3：将常规静电纺丝装置的储存有纺丝溶液的灌注注射器在滑台上排布为与上述空腔结构13截面相同的形状，该形状的数量与空腔结构的数量相同，在一部分该形状的中心位置安置常规静电喷雾装置的储存有分散液的灌注注射器用于填充具备抗菌功能的物质15，在基材上形成2个层级单元，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材运动方向垂直，滑台运动速度为100cm/min，基材运动速度为60cm/min，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构13的腔壁，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电喷雾装置将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质，电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；循环进行形成层级单元的步骤共2次，再采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，静电纺丝条件与形成层级单元的平面层12相同，得到可释放远红外线的功能过滤材料。
纤维的化学成分为聚偏氟乙烯，纳米纤维上抗菌功能物质的质量比例为1％。利用TSI8130测试材料的过滤性能，利用震荡法对从普如汀生物技术(北京)有限公司购买的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试，材料对10μm颗粒的过滤效率为95％，阻力压降为20Pa，对大肠杆菌的杀菌率为96.5％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为96.5％。
实施例5
如图1所示，本实施例的具备抗菌功能的过滤材料由基材11以及设于基材11之上的纳米纤维膜组成，所述的纳米纤维膜包括层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维14杂乱聚集而成的平面层12以及设于平面层12之上的由纳米纤维14定向排列堆砌而成的空腔结构13，部分空腔结构13内填充有具备抗菌功能的物质15，纳米纤维14也掺杂有具备抗菌功能的物质15。所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层12，该平面层12设于位于最上侧的层级单元之上。
基材克重为80g/m2，材质为聚丙烯/聚乙烯，为网孔状，网孔大小为1mm2。。纳米纤维膜孔隙率为90％，平均孔径为3.5μm，克重为15g/m2，堆积密度为0.025g/cm3，共3个层级单元，从下到上依次设置，平面层12的纤维直径为4μm，孔隙率为90％，平均孔径为3.5μm，堆积密度为0.025g/cm3；每一层级单元中空腔结构13的数量为2.5×106个/cm2，空腔结构13的高度为6μm，截面形状为三角形，截面面积为400μm2。
空腔结构13内的具备抗菌功能的物质为铅，物质的形态为颗粒状，颗粒的粒径为40μm，每个空腔内填充的具备抗菌功能的物质质量为10μg。填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构13占所有空腔结构13的比例为30％，被填充的空腔均匀分布。
上述的具备抗菌功能的过滤材料的具体制备方法：
步骤1：配制溶液，将0.1g抗菌功能物质铅(粒径为40μm)分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌8h，形成抗菌功能物质分散液；将0.1g抗菌功能物质铅(粒径为40μm)分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，，超声搅拌10min后，加入10g聚乙烯醇缩丁醛(阿拉丁P105917，重均分子量为17万道尔顿)，搅拌8h形成均匀纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，如图3所示，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒1，滚筒1的表面设有多个空心状的凸起2，凸起2的一面与滚筒1接触，与滚筒1的接触面能够连通至滚筒1内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒1的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；所述的滚筒1的横截面为圆形，截面积为300cm2，长度L1为60cm，材质为铝；滚筒的筒壁厚度T1为10cm；所述的凸起2规则排列在滚筒的表面，凸起的形状为正方体，材质与滚筒相同；所述的凸起2的高度H为0.7mm，截面积为0.4mm2，厚度T2为0.3mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.7mm；所述的孔的形状为三角形，面积为0.2mm2。
基材置于滚筒1上，基材的孔和滚筒1上的凸起2相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔排出；蒸汽可对与之接触的基材表面形成刻蚀，增加基材表面粗糙度，排出速度依赖于滚筒截面积、小孔面积和送入速度。刻蚀蒸汽为甲酸，浓度为40％，温度为110℃，采取连续送入的方式，蒸汽送入速度为2m/s，连续送入的时间为40min，蒸汽从凸起2的孔中释放速度为0.5m/s。
步骤3：将常规静电纺丝装置的储存有纺丝溶液的灌注注射器在滑台上排布为与上述空腔结构13截面相同的形状，该形状的数量与空腔结构的数量相同，在一部分该形状的中心位置安置常规静电喷雾装置的储存有分散液的灌注注射器用于填充具备抗菌功能的物质15，在基材上形成3个层级单元，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材运动方向垂直，滑台运动速度为100cm/min，基材运动速度为60cm/min，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构13的腔壁，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电喷雾装置将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质，电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；循环进行形成层级单元的步骤共3次，再采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，静电纺丝条件与形成层级单元的平面层12相同，得到可释放远红外线的功能过滤材料。
纤维的化学成分为聚乙烯醇缩丁醛，纳米纤维上抗菌功能物质的质量比例为1％。利用TSI8130测试材料的过滤性能，利用震荡法对从普如汀生物技术(北京)有限公司购买的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试，材料对10μm颗粒的过滤效率为100％，阻力压降为25Pa，对大肠杆菌的杀菌率为97.0％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为97.0％。
实施例6
如图1所示，本实施例的具备抗菌功能的过滤材料由基材11以及设于基材11之上的纳米纤维膜组成，所述的纳米纤维膜包括层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维14杂乱聚集而成的平面层12以及设于平面层12之上的由纳米纤维14定向排列堆砌而成的空腔结构13，部分空腔结构13内填充有具备抗菌功能的物质15，纳米纤维14也掺杂有具备抗菌功能的物质15。所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层12，该平面层12设于位于最上侧的层级单元之上。
基材克重为100g/m2，材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，为网孔状，网孔大小为1mm2。纳米纤维膜孔隙率为88％，平均孔径为4μm，克重为20g/m2，堆积密度为0.03g/cm3，共3个层级单元，从下到上依次设置，平面层12的纤维直径为5μm，孔隙率为88％，平均孔径为4μm，堆积密度为0.03g/cm3；每一层级单元中空腔结构13的数量为2×106个/cm2，空腔结构13的高度为7μm，截面形状为长方形，截面面积为600μm2。
空腔结构13内的具备抗菌功能的物质为氧化锌，物质的形态为短纤，短纤的直径为1μm，长度为1cm，每个空腔内填充的具备抗菌功能的物质质量为50μg。填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构13占所有空腔结构13的比例为35％，被填充的空腔均匀分布。
上述的具备抗菌功能的过滤材料的具体制备方法：
步骤1：配制溶液，将0.1g抗菌功能物质氧化锌短纤，短纤的直径为1μm，长度为1cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌8h，形成抗菌功能物质分散液；将0.1g抗菌功能物质氧化锌短纤，短纤的直径为1μm，长度为1cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌10min后，加入10g聚乙烯醇缩丁醛(阿拉丁P105917，重均分子量为17万道尔顿)，搅拌8h形成均匀纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，如图3所示，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒1，滚筒1的表面设有多个空心状的凸起2，凸起2的一面与滚筒1接触，与滚筒1的接触面能够连通至滚筒1内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒1的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；所述的滚筒1的横截面为圆形，截面积为300cm2，长度L1为60cm，材质为铝；滚筒的筒壁厚度T1为10cm；所述的凸起2规则排列在滚筒的表面，凸起的形状为正方体，材质与滚筒相同；所述的凸起2的高度H为0.7mm，截面积为0.4mm2，厚度T2为0.3mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.7mm；所述的孔的形状为三角形，面积为0.2mm2。
基材置于滚筒1上，基材的孔和滚筒1上的凸起2相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔排出；蒸汽可对与之接触的基材表面形成刻蚀，增加基材表面粗糙度，排出速度依赖于滚筒截面积、小孔面积和送入速度。刻蚀蒸汽为甲酸，浓度为40％，温度为110℃，采取连续送入的方式，蒸汽送入速度为2m/s，连续送入的时间为40min，蒸汽从凸起2的孔中释放速度为0.5m/s。
步骤3：将常规静电纺丝装置的储存有纺丝溶液的灌注注射器在滑台上排布为与上述空腔结构13截面相同的形状，该形状的数量与空腔结构的数量相同，在一部分该形状的中心位置安置常规静电喷雾装置的储存有分散液的灌注注射器用于填充具备抗菌功能的物质15，在基材上形成3个层级单元，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材运动方向垂直，滑台运动速度为100cm/min，基材运动速度为60cm/min，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构13的腔壁，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电喷雾装置将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质，电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；循环进行形成层级单元的步骤共3次，再采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，静电纺丝条件与形成层级单元的平面层12相同，得到可释放远红外线的功能过滤材料。
纤维的化学成分为聚乙烯醇缩丁醛，纳米纤维上抗菌功能物质的质量比例为1％。利用TSI8130测试材料的过滤性能，利用震荡法对从普如汀生物技术(北京)有限公司购买的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试，材料对5μm颗粒的过滤效率为80％，阻力压降为30Pa，对大肠杆菌的杀菌率为98.0％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为98.0％。
实施例7
如图1所示，本实施例的具备抗菌功能的过滤材料由基材11以及设于基材11之上的纳米纤维膜组成，所述的纳米纤维膜包括层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维14杂乱聚集而成的平面层12以及设于平面层12之上的由纳米纤维14定向排列堆砌而成的空腔结构13，部分空腔结构13内填充有具备抗菌功能的物质15，纳米纤维14也掺杂有具备抗菌功能的物质15。所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层12，该平面层12设于位于最上侧的层级单元之上。
基材克重为110g/m2，材质为锦纶，为网孔状，网孔大小为1mm2。。纳米纤维膜孔隙率为85％，平均孔径为4.5μm，克重为25g/m2，堆积密度为0.035g/cm3，共4个层级单元，从下到上依次设置，平面层12的纤维直径为6μm，孔隙率为85％，平均孔径为4.5μm，堆积密度为0.035g/cm3；每一层级单元中空腔结构13的数量为1.5×106个/cm2，空腔结构13的高度为8μm，截面形状为正方形，截面面积为800μm2。
空腔结构13内的具备抗菌功能的物质为氧化铜，物质的形态为短纤，短纤的直径为2μm，长度为2cm，每个空腔内填充的具备抗菌功能的物质质量为100μg。填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构13占所有空腔结构13的比例为40％，被填充的空腔均匀分布。
上述的具备抗菌功能的过滤材料的具体制备方法：
步骤1：配制溶液，将0.1g抗菌功能物质氧化铜短纤，短纤的直径为2μm，长度为2cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌8h，形成抗菌功能物质分散液；将0.1g抗菌功能物质氧化铜短纤，短纤的直径为2μm，长度为2cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌10min后，加入10g聚苯乙烯(江苏赛宝龙GP525N，重均分子量为25万道尔顿)，搅拌8h形成均匀纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，如图3所示，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒1，滚筒1的表面设有多个空心状的凸起2，凸起2的一面与滚筒1接触，与滚筒1的接触面能够连通至滚筒1内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒1的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；所述的滚筒1的横截面为圆形，截面积为300cm2，长度L1为60cm，材质为铝；滚筒的筒壁厚度T1为10cm；所述的凸起2规则排列在滚筒的表面，凸起的形状为正方体，材质与滚筒相同；所述的凸起2的高度H为0.7mm，截面积为0.4mm2，厚度T2为0.3mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.7mm；所述的孔的形状为三角形，面积为0.2mm2。
基材置于滚筒1上，基材的孔和滚筒1上的凸起2相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔排出；蒸汽可对与之接触的基材表面形成刻蚀，增加基材表面粗糙度，排出速度依赖于滚筒截面积、小孔面积和送入速度。刻蚀蒸汽为甲酸，浓度为40％，温度为110℃，采取连续送入的方式，蒸汽送入速度为2m/s，连续送入的时间为40min，蒸汽从凸起2的孔中释放速度为0.5m/s。
步骤3：将常规静电纺丝装置的储存有纺丝溶液的灌注注射器在滑台上排布为与上述空腔结构13截面相同的形状，该形状的数量与空腔结构的数量相同，在一部分该形状的中心位置安置常规静电喷雾装置的储存有分散液的灌注注射器用于填充具备抗菌功能的物质15，在基材上形成4个层级单元，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材运动方向垂直，滑台运动速度为100cm/min，基材运动速度为60cm/min，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构13的腔壁，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电喷雾装置将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质，电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；循环进行形成层级单元的步骤共4次，再采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，静电纺丝条件与形成层级单元的平面层12相同，得到可释放远红外线的功能过滤材料。
纤维的化学成分为聚苯乙烯，纳米纤维上抗菌功能物质的质量比例为1％。利用TSI8130测试材料的过滤性能，利用震荡法对从普如汀生物技术(北京)有限公司购买的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试，材料对5μm颗粒的过滤效率为85％，阻力压降为35Pa，对大肠杆菌的杀菌率为99.0％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为99.0％。
实施例8
如图1所示，本实施例的具备抗菌功能的过滤材料由基材11以及设于基材11之上的纳米纤维膜组成，所述的纳米纤维膜包括层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维14杂乱聚集而成的平面层12以及设于平面层12之上的由纳米纤维14定向排列堆砌而成的空腔结构13，部分空腔结构13内填充有具备抗菌功能的物质15，纳米纤维14也掺杂有具备抗菌功能的物质15。所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层12，该平面层12设于位于最上侧的层级单元之上。
基材克重为120g/m2，材质为纤维素，为网孔状，网孔大小为1mm2。。纳米纤维膜孔隙率为82％，平均孔径为5μm，克重为30g/m2，堆积密度为0.04g/cm3，共4个层级单元，从下到上依次设置。平面层12的纤维直径为7μm，孔隙率为82％，平均孔径为5μm，堆积密度为0.04g/cm3；所述每一层级单元中空腔结构13的数量为1×106个/cm2，空腔结构13的高度为10μm，截面形状为圆形，截面面积为1000μm2。
空腔结构13内的具备抗菌功能的物质为磷酸二氢铵，物质的形态为短纤，短纤的直径为3μm，长度为3cm，每个空腔内填充的具备抗菌功能的物质质量为200μg。填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构13占所有空腔结构13的比例为45％，被填充的空腔均匀分布。
上述的具备抗菌功能的过滤材料的具体制备方法：
步骤1：将0.1g抗菌功能物质磷酸二氢铵短纤，短纤的直径为3μm，长度为3cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌8h，形成抗菌功能物质分散液；将0.1g抗菌功能物质磷酸二氢铵短纤，短纤的直径为3μm，长度为3cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌10min后，加入10g聚苯乙烯(江苏赛宝龙GP525N，重均分子量为25万道尔顿)，搅拌8h形成均匀纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，如图3所示，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒1，滚筒1的表面设有多个空心状的凸起2，凸起2的一面与滚筒1接触，与滚筒1的接触面能够连通至滚筒1内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒1的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；所述的滚筒1的横截面为圆形，截面积为300cm2，长度L1为60cm，材质为铝；滚筒的筒壁厚度T1为10cm；所述的凸起2规则排列在滚筒的表面，凸起的形状为正方体，材质与滚筒相同；所述的凸起2的高度H为0.7mm，截面积为0.4mm2，厚度T2为0.3mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.7mm；所述的孔的形状为三角形，面积为0.2mm2。
基材置于滚筒1上，基材的孔和滚筒1上的凸起2相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔排出；蒸汽可对与之接触的基材表面形成刻蚀，增加基材表面粗糙度，排出速度依赖于滚筒截面积、小孔面积和送入速度。刻蚀蒸汽为甲酸，浓度为40％，温度为110℃，采取连续送入的方式，蒸汽送入速度为2m/s，连续送入的时间为40min，蒸汽从凸起2的孔中释放速度为0.5m/s。
步骤3：将常规静电纺丝装置的储存有纺丝溶液的灌注注射器在滑台上排布为与上述空腔结构13截面相同的形状，该形状的数量与空腔结构的数量相同，在一部分该形状的中心位置安置常规静电喷雾装置的储存有分散液的灌注注射器用于填充具备抗菌功能的物质15，在基材上形成4个层级单元，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材运动方向垂直，滑台运动速度为100cm/min，基材运动速度为60cm/min，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构13的腔壁，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电喷雾装置将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质，电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；循环进行形成层级单元的步骤共4次，再采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，静电纺丝条件与形成层级单元的平面层12相同，得到可释放远红外线的功能过滤材料。
纤维的化学成分为聚苯乙烯，纳米纤维上抗菌功能物质的质量比例为1％。利用TSI8130测试材料的过滤性能，利用震荡法对从普如汀生物技术(北京)有限公司购买的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试，材料对5μm颗粒的过滤效率为90％，阻力压降为40Pa，对大肠杆菌的杀菌率99.50％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为99.50％。
实施例9
如图1所示，本实施例的具备抗菌功能的过滤材料由基材11以及设于基材11之上的纳米纤维膜组成，所述的纳米纤维膜包括层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维14杂乱聚集而成的平面层12以及设于平面层12之上的由纳米纤维14定向排列堆砌而成的空腔结构13，部分空腔结构13内填充有具备抗菌功能的物质15，纳米纤维14也掺杂有具备抗菌功能的物质15。基材克重为140g/m2，材质为聚丙烯腈，为网孔状，网孔大小为1mm2。纳米纤维膜孔隙率为80％，平均孔径为5.5μm，克重为35g/m2，堆积密度为0.045g/cm3，共5个层级单元。所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层12，该平面层12设于位于最上侧的层级单元之上。
平面层12的纤维直径为8μm，孔隙率为80％，平均孔径为5.5μm，堆积密度为0.045g/cm3；每一层级单元中空腔结构13的数量为9×105个/cm2，空腔结构13的高度为12μm，截面形状为三角形，截面面积为1400μm2。
空腔结构13内的具备抗菌功能的物质为碳酸锂，物质的形态为短纤，短纤的直径为4μm，长度为4cm，每个空腔内填充的具备抗菌功能的物质质量为300μg。填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构13占所有空腔结构13的比例为50％，被填充的空腔均匀分布。
上述的具备抗菌功能的过滤材料的具体制备方法：
步骤1：将0.1g抗菌功能物质碳酸锂短纤，短纤的直径为4μm，长度为4cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌8h，形成抗菌功能物质分散液；将0.1g抗菌功能物质碳酸锂短纤，短纤的直径为4μm，长度为4cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌10min后，加入10g聚苯乙烯(江苏赛宝龙GP525N，重均分子量为25万道尔顿)，搅拌8h形成均匀纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，如图3所示，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒1，滚筒1的表面设有多个空心状的凸起2，凸起2的一面与滚筒1接触，与滚筒1的接触面能够连通至滚筒1内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒1的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；所述的滚筒1的横截面为圆形，截面积为300cm2，长度L1为60cm，材质为铝；滚筒的筒壁厚度T1为10cm；所述的凸起2规则排列在滚筒的表面，凸起的形状为正方体，材质与滚筒相同；所述的凸起2的高度H为0.7mm，截面积为0.4mm2，厚度T2为0.3mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.7mm；所述的孔的形状为三角形，面积为0.2mm2。
基材置于滚筒1上，基材的孔和滚筒1上的凸起2相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔排出；蒸汽可对与之接触的基材表面形成刻蚀，增加基材表面粗糙度，排出速度依赖于滚筒截面积、小孔面积和送入速度。刻蚀蒸汽为甲酸，浓度为40％，温度为110℃，采取连续送入的方式，蒸汽送入速度为2m/s，连续送入的时间为40min，蒸汽从凸起2的孔中释放速度为0.5m/s。
步骤3：将常规静电纺丝装置的储存有纺丝溶液的灌注注射器在滑台上排布为与上述空腔结构13截面相同的形状，该形状的数量与空腔结构的数量相同，在一部分该形状的中心位置安置常规静电喷雾装置的储存有分散液的灌注注射器用于填充具备抗菌功能的物质15，在基材上形成5个层级单元，从下到上依次设置，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材运动方向垂直，滑台运动速度为100cm/min，基材运动速度为60cm/min，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构13的腔壁，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电喷雾装置将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质，电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；循环进行形成层级单元的步骤共5次，再采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，静电纺丝条件与形成层级单元的平面层12相同，得到可释放远红外线的功能过滤材料。
纤维的化学成分为聚苯乙烯，纳米纤维上抗菌功能物质的质量比例为1％。利用TSI8130测试材料的过滤性能，利用震荡法对从普如汀生物技术(北京)有限公司购买的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试，材料对5μm颗粒的过滤效率为95％，阻力压降为45Pa，对大肠杆菌的杀菌率为99.85％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为99.85％。
实施例10
如图1所示，本实施例的具备抗菌功能的过滤材料由基材11以及设于基材11之上的纳米纤维膜组成，所述的纳米纤维膜包括层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维14杂乱聚集而成的平面层12以及设于平面层12之上的由纳米纤维14定向排列堆砌而成的空腔结构13，部分空腔结构13内填充有具备抗菌功能的物质15，纳米纤维14也掺杂有具备抗菌功能的物质15。所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层12，该平面层12设于位于最上侧的层级单元之上。
基材克重为150g/m2，材质为聚氯乙烯，为网孔状，网孔大小为1mm2。。纳米纤维膜孔隙率为78％，平均孔径为6μm，克重为40g/m2，堆积密度为0.05g/cm3，共5个层级单元，从下到上依次设置，平面层12的纤维直径为9μm，孔隙率为78％，平均孔径为6μm，堆积密度为0.05g/cm3；每一层级单元中空腔结构13的数量为8×105个/cm2，空腔结构13的高度为14μm，截面形状为长方形，截面面积为1600μm2。
空腔结构13内的具备抗菌功能的物质为酰基苯胺类，物质的形态为短纤，短纤的直径为5μm，长度为5cm，每个空腔内填充的具备抗菌功能的物质质量为350μg。填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构13占所有空腔结构13的比例为55％，被填充的空腔均匀分布。
上述的具备抗菌功能的过滤材料的具体制备方法：
步骤1：配制溶液，将0.1g抗菌功能物质酰基苯胺类短纤，短纤的直径为5μm，长度为5cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌8h，形成抗菌功能物质分散液；将0.1g抗菌功能物质酰基苯胺类短纤，短纤的直径为5μm，长度为5cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌10min后，加入10g尼龙6(阿拉丁D130302，重均分子量为30万道尔顿)，搅拌8h形成均匀纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，如图3所示，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒1，滚筒1的表面设有多个空心状的凸起2，凸起2的一面与滚筒1接触，与滚筒1的接触面能够连通至滚筒1内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒1的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；所述的滚筒1的横截面为圆形，截面积为300cm2，长度L1为60cm，材质为铝；滚筒的筒壁厚度T1为10cm；所述的凸起2规则排列在滚筒的表面，凸起的形状为正方体，材质与滚筒相同；所述的凸起2的高度H为0.7mm，截面积为0.4mm2，厚度T2为0.3mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.7mm；所述的孔的形状为三角形，面积为0.2mm2。
基材置于滚筒1上，基材的孔和滚筒1上的凸起2相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔排出；蒸汽可对与之接触的基材表面形成刻蚀，增加基材表面粗糙度，排出速度依赖于滚筒截面积、小孔面积和送入速度。刻蚀蒸汽为甲酸，浓度为40％，温度为110℃，采取连续送入的方式，蒸汽送入速度为2m/s，连续送入的时间为40min，蒸汽从凸起2的孔中释放速度为0.5m/s。
步骤3：将常规静电纺丝装置的储存有纺丝溶液的灌注注射器在滑台上排布为与上述空腔结构13截面相同的形状，该形状的数量与空腔结构的数量相同，在一部分该形状的中心位置安置常规静电喷雾装置的储存有分散液的灌注注射器用于填充具备抗菌功能的物质15，在基材上形成5个层级单元，从下到上依次设置，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材运动方向垂直，滑台运动速度为100cm/min，基材运动速度为60cm/min，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构13的腔壁，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电喷雾装置将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质，电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；循环进行形成层级单元的步骤共5次，再采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，静电纺丝条件与形成层级单元的平面层12相同，得到可释放远红外线的功能过滤材料。
纤维的化学成分为尼龙6，纳米纤维上抗菌功能物质的质量比例为1％。利用TSI8130测试材料的过滤性能，利用震荡法对从普如汀生物技术(北京)有限公司购买的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试，材料对5μm颗粒的过滤效率为100％，阻力压降为50Pa，对大肠杆菌的杀菌率为99.99％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为99.99％。
实施例11
如图1所示，本实施例的具备抗菌功能的过滤材料由基材11以及设于基材11之上的纳米纤维膜组成，所述的纳米纤维膜包括层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维14杂乱聚集而成的平面层12以及设于平面层12之上的由纳米纤维14定向排列堆砌而成的空腔结构13，部分空腔结构13内填充有具备抗菌功能的物质15，纳米纤维14也掺杂有具备抗菌功能的物质15。所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层12，该平面层12设于位于最上侧的层级单元之上。
基材克重为160g/m2，材质为金属，为网孔状，网孔大小为1mm2。。纳米纤维膜孔隙率为75％，平均孔径为6.5μm，克重为45g/m2，堆积密度为0.055g/cm3，共6个层级单元，从下到上依次设置。平面层12的纤维直径为10μm，孔隙率为75％，平均孔径为6.5μm，堆积密度为0.055g/cm3；每一层级单元中空腔结构13的数量为7×105个/cm2，空腔结构13的高度为16μm，截面形状为正方形，截面面积为1800μm2。
空腔结构13内的具备抗菌功能的物质为咪唑类，物质的形态为短纤，短纤的直径为6μm，长度为6cm，每个空腔内填充的具备抗菌功能的物质质量为400μg。填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构13占所有空腔结构13的比例为60％，被填充的空腔均匀分布。
上述的具备抗菌功能的过滤材料的具体制备方法：
步骤1：配制溶液，将0.1g抗菌功能物质咪唑类短纤，短纤的直径为6μm，长度为6cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌8h，形成抗菌功能物质分散液；将0.1g抗菌功能物质咪唑类短纤，短纤的直径为6μm，长度为6cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌10min后，加入10g尼龙66(阿拉丁P129923，重均分子量为20万道尔顿)，搅拌8h形成均匀纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，如图3所示，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒1，滚筒1的表面设有多个空心状的凸起2，凸起2的一面与滚筒1接触，与滚筒1的接触面能够连通至滚筒1内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒1的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；所述的滚筒1的横截面为圆形，截面积为300cm2，长度L1为60cm，材质为铝；滚筒的筒壁厚度T1为10cm；所述的凸起2规则排列在滚筒的表面，凸起的形状为正方体，材质与滚筒相同；所述的凸起2的高度H为0.7mm，截面积为0.4mm2，厚度T2为0.3mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.7mm；所述的孔的形状为三角形，面积为0.2mm2。
基材置于滚筒1上，基材的孔和滚筒1上的凸起2相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔排出；蒸汽可对与之接触的基材表面形成刻蚀，增加基材表面粗糙度，排出速度依赖于滚筒截面积、小孔面积和送入速度。刻蚀蒸汽为甲酸，浓度为40％，温度为110℃，采取连续送入的方式，蒸汽送入速度为2m/s，连续送入的时间为40min，蒸汽从凸起2的孔中释放速度为0.5m/s。
步骤3：将常规静电纺丝装置的储存有纺丝溶液的灌注注射器在滑台上排布为与上述空腔结构13截面相同的形状，该形状的数量与空腔结构的数量相同，在一部分该形状的中心位置安置常规静电喷雾装置的储存有分散液的灌注注射器用于填充具备抗菌功能的物质15，在基材上形成6个层级单元，从下到上依次设置，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材运动方向垂直，滑台运动速度为100cm/min，基材运动速度为60cm/min，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构13的腔壁，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电喷雾装置将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质，电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；循环进行形成层级单元的步骤共6次，再采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，静电纺丝条件与形成层级单元的平面层12相同，得到可释放远红外线的功能过滤材料。
纤维的化学成分为尼龙66，纳米纤维上抗菌功能物质的质量比例为1％。利用TSI8130测试材料的过滤性能，利用震荡法对从普如汀生物技术(北京)有限公司购买的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试，材料对2.5μm颗粒的过滤效率为80％，阻力压降为55Pa，对大肠杆菌的杀菌率为99.9915％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为99.9915％。
实施例12
如图1所示，本实施例的具备抗菌功能的过滤材料由基材11以及设于基材11之上的纳米纤维膜组成，所述的纳米纤维膜包括层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维14杂乱聚集而成的平面层12以及设于平面层12之上的由纳米纤维14定向排列堆砌而成的空腔结构13，部分空腔结构13内填充有具备抗菌功能的物质15，纳米纤维14也掺杂有具备抗菌功能的物质15。所述的纳米纤维膜还包括一个由纳米纤维杂乱聚集而成的平面层12，该平面层12设于位于最上侧的层级单元之上。
基材克重为180g/m2，材质为聚丙烯，为网孔状，网孔大小为1mm2。。纳米纤维膜孔隙率为72％，平均孔径为7μm，克重为50g/m2，堆积密度为0.06g/cm3，共6个层级单元，从下到上依次设置。平面层12的纤维直径为11μm，孔隙率为72％，平均孔径为7μm，堆积密度为0.06g/cm3；每一层级单元中空腔结构13的数量为6×105个/cm2，空腔结构13的高度为18μm，截面形状为圆形，截面面积为2000μm2。
空腔结构13内的具备抗菌功能的物质为噻唑类，物质的形态为短纤，短纤的直径为7μm，长度为7cm，每个空腔内填充的具备抗菌功能的物质质量为450μg。填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构13占所有空腔结构13的比例为65％，被填充的空腔均匀分布。
上述的具备抗菌功能的过滤材料的具体制备方法：
步骤1：配制溶液，将0.1g抗菌功能物质噻唑类短纤，短纤的直径为7μm，长度为7cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌8h，形成抗菌功能物质分散液；将0.1g抗菌功能物质噻唑类短纤，短纤的直径为7μm，长度为7cm，分散于30mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌10min后，加入10g聚乙烯醇(阿拉丁P119356，重均分子量为14万道尔顿)，搅拌8h形成均匀纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，如图3所示，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒1，滚筒1的表面设有多个空心状的凸起2，凸起2的一面与滚筒1接触，与滚筒1的接触面能够连通至滚筒1内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒1的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；所述的滚筒1的横截面为圆形，截面积为300cm2，长度L1为60cm，材质为铝；滚筒的筒壁厚度T1为10cm；所述的凸起2规则排列在滚筒的表面，凸起的形状为正方体，材质与滚筒相同；所述的凸起2的高度H为0.7mm，截面积为0.4mm2，厚度T2为0.3mm，相邻两个凸起在滚筒上的间距D为0.7mm；所述的孔的形状为三角形，面积为0.2mm2。
基材置于滚筒1上，基材的孔和滚筒1上的凸起2相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔排出；蒸汽可对与之接触的基材表面形成刻蚀，增加基材表面粗糙度，排出速度依赖于滚筒截面积、小孔面积和送入速度。刻蚀蒸汽为甲酸，浓度为40％，温度为110℃，采取连续送入的方式，蒸汽送入速度为2m/s，连续送入的时间为40min，蒸汽从凸起2的孔中释放速度为0.5m/s。
步骤3：将常规静电纺丝装置的储存有纺丝溶液的灌注注射器在滑台上排布为与上述空腔结构13截面相同的形状，该形状的数量与空腔结构的数量相同，在一部分该形状的中心位置安置常规静电喷雾装置的储存有分散液的灌注注射器用于填充具备抗菌功能的物质15，在基材上形成6个层级单元，从下到上依次设置，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材运动方向垂直，滑台运动速度为100cm/min，基材运动速度为60cm/min，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构13的腔壁，纺丝电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；采用常规静电喷雾装置将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质，电压30kV，接收距离20cm，灌注速度2mL/h，载有灌注注射器的滑台与基材不运动，温度25℃，湿度46％，时间30min；循环进行形成层级单元的步骤共6次，再采用常规静电纺丝装置将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层12，静电纺丝条件与形成层级单元的平面层12相同，得到可释放远红外线的功能过滤材料。
纤维的化学成分为聚乙烯醇，纳米纤维上抗菌功能物质的质量比例为1％。利用TSI8130测试材料的过滤性能，利用震荡法对从普如汀生物技术(北京)有限公司购买的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试，材料对2.5μm颗粒的过滤效率为85％，阻力压降为60Pa，对大肠杆菌的杀菌率为99.9920％，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为99.9920％。

Claims (10)

1.一种具备抗菌功能的过滤材料，其特征在于，包括基材(11)以及设于基材(11)之上的纳米纤维膜，所述的纳米纤维膜包括至少一个层级单元，每一层级单元包括由纳米纤维(14)杂乱聚集而成的平面层(12)以及设于平面层之上的由纳米纤维(14)堆砌而成的空腔结构(13)，部分或全部空腔结构(13)内填充有具备抗菌功能的物质(15)，纳米纤维(14)也掺杂有具备抗菌功能的物质(15)。
2.如权利要求1所述的具备抗菌功能的过滤材料，其特征在于，所述的基材(11)网孔状，网孔大小为1～25mm2，克重为10～300g/m2，材质为聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯/聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、锦纶、纤维素、聚丙烯腈、聚氯乙烯或金属。
3.如权利要求1所述的具备抗菌功能的过滤材料，其特征在于，所述的纳米纤维膜的孔隙率为60～99.99％，平均孔径为1～10μm，克重为0.01～70g/m2，堆积密度为0.006～0.084g/cm3，纳米纤维膜中层级单元的个数为1～10。
4.如权利要求1所述的具备抗菌功能的过滤材料，其特征在于，所述的平面层(12)的纤维直径为0.02～20μm，孔隙率为60～99.99％，平均孔径为1～10μm，堆积密度为0.006～0.084g/cm3。
5.如权利要求1所述的具备抗菌功能的过滤材料，其特征在于，所述的每一层级单元中空腔结构(13)的数量为2.5×104～5×106个/cm2，空腔结构(13)的高度为5～50μm，截面形状为圆形、正方形、长方形或三角形，截面面积为20～4000μm2。
6.如权利要求1所述的具备抗菌功能的过滤材料，其特征在于，所述的空腔结构(13)内的具备抗菌功能的物质为银、铜、锌、镍、铅、氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类、甲壳素、芥末、蓖麻油和山葵中的至少一种，物质的形态为颗粒状或短纤，颗粒的粒径为10～100μm，短纤的直径为1～10μm，长度为1～10cm，每个空腔结构(13)内填充的具备抗菌功能的物质质量为0.1～1000μg。
7.如权利要求1所述的具备抗菌功能的过滤材料，其特征在于，所述的填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构(13)占所有空腔结构(13)的比例为10％～90％，分布形式为均匀分布。
8.如权利要求1所述的具备抗菌功能的过滤材料，其特征在于，所述的填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构(13)与不填充有具备抗菌功能的物质的空腔结构(13)间隔设置。
9.如权利要求1所述的具备抗菌功能的过滤材料，其特征在于，所述的纳米纤维的化学成分为氟化乙丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、聚丙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯乙烯、聚酯、聚醋酸乙烯、尼龙6、尼龙66、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯、聚乙二醇、聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚以及聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一种或以上；纳米纤维中掺杂的具备抗菌功能的物质的质量比例为0.01％～5％。
10.权利要求1-9中任一项所述的具备抗菌功能的过滤材料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1：将抗菌功能物质分散于溶剂中，形成分散液，将抗菌功能物质分散于溶剂中，加入聚合物，搅拌形成纺丝溶液；
步骤2：将基材置于静电纺丝接收装置上，所述的静电纺丝接收装置包括滚筒，滚筒的表面设有多个空心状的凸起，凸起的一面与滚筒接触，与滚筒的接触面能够连通至滚筒内部，该面的对立面封闭，除此两面外，其他面上设有孔，滚筒的内部为空心结构，一端连接有高温蒸汽发生装置，另一端封闭；基材置于滚筒上，基材的孔和滚筒上的凸起相互嵌合，将刻蚀蒸汽从高温蒸汽发生装置送入滚筒，使蒸汽从凸起上的孔上排出；
步骤3：在基材上形成至少一个层级单元，纳米纤维膜的每个层级单元的形成方法包括：先将纺丝溶液进行静电纺丝形成平面层，再将纺丝溶液进行静电纺丝形成空腔结构的腔壁，然后通过将分散液进行静电喷雾向空腔结构内填充具备抗菌功能的物质；最终得到可释放远红外线的功能过滤材料。
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