TWM549778U - 石墨烯濾材結構 - Google Patents

Description

石墨烯濾材結構

本創作涉及一種石墨烯濾材結構，尤其涉及一種將石墨烯應用於空氣過濾與抑菌的過濾材上(例如口罩或濾網等)，藉以達到過濾PM2.5霧霾與抑制殺菌之效果。

近年來空汙問題嚴重，PM2.5濃度霧霾爆表，呈現紫爆狀態飆到「危險級」，相關單位建議避免外出，或做好防護，以降低PM2.5的傷害。目前市場上的口罩大致可按照材質分為普通紗布口罩、醫用普通口罩及N95口罩三大類，口罩夾層多加入了無粉塵顆粒活性碳或帶靜電的複合纖維無紡布來吸附PM2.5霧霾，但其是利用靜電吸附原理，一旦接觸人體呼吸的水氣後，效果將大幅度減損。

再者，一般空氣過濾材料的孔徑過大，只能過濾粉塵與異味，無法過濾PM2.5霧霾，亦無法達到抑菌殺菌功效，縱使添加活性碳，亦只能過濾異味。例如N95口罩的過濾材料，為了達到過濾體積較小的細菌細胞，採用較高密度與多層結構，但是卻會影響空氣流動速率，使用於口罩時會造成呼吸時有較大阻力，使用於空氣清淨機或冷氣濾網時，造成的空氣阻力會加重風扇、壓縮機的負荷，增加耗電量，縮短使用壽命。為了達到殺菌效果，需另增加成本裝置其它機構，例如臭氧殺菌機構、銀離子光觸媒及紫外線殺菌燈管等，增加許多製造的成本。

綜上所述，本創作人有感上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合學理的應用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的創作。

本創作所要解決的技術問題，在於提供一種石墨烯濾材結構，有效過濾PM2.5霧霾並同時達到抑制殺菌的效果，也不受水氣影響而降低吸附力，且能降低製造成本，並取代活性碳過濾單一功效(僅過濾異味)，亦可藉由配方調整，提供消費者、製造者多樣選擇(水溶性暫時吸附、半永久性吸附)。本創作解決了多數防霧霾過濾材料會增加空氣流動阻力的問題，使用石墨烯過濾材料時，可快速移動經過濾材空氣的流動速率。

為了解決上述的技術問題，本創作提供一種石墨烯濾材結構，包括：濾材單元，該濾材單元具有透氣性；以及石墨烯單元，該石墨烯單元附著於該濾材單元上。

較佳的，該石墨烯單元係於該濾材單元添加石墨烯材料而形成，該石墨烯材料為3~5nm單一原子多孔材料。

為了解決上述的技術問題，本創作還提供一種石墨烯濾材結構，包括：濾材單元，該濾材單元具有透氣性，該濾材單元的兩側設有耳掛；以及石墨烯單元，該石墨烯單元附著於該濾材單元上。

本創作的有益效果：本創作將石墨烯過濾有害物質，實際運用於目前空氣嚴重物染物PM2.5霧霾之淨化及環境中存在之多種細菌，有效抑菌殺菌。本創作利用石墨烯特有的蜂巢單原子奈米(3~5nm)結構，可讓空氣與水快速通過，卻能將雜質汙染物質留置於表面的特性，製成特殊塗層或是過濾層材料製造過程中添加，藉以提升過濾細微有害分子物質的效能。

進一步的，本創作石墨烯可製作成噴霧罐，可由一般消費者自行加工，將一般過濾器材的過濾效果晉升為PM2.5霧霾過濾材及抗菌抑菌的機構。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

1‧‧‧濾材單元

11‧‧‧中間過濾層

12‧‧‧網孔

13‧‧‧耳掛

2‧‧‧石墨烯單元

圖1為本創作石墨烯濾材結構第一實施例的示意圖。

圖2為本創作石墨烯濾材結構第二實施例的示意圖。

圖3為本創作石墨烯濾材結構第三實施例的示意圖。

圖4為本創作石墨烯濾材結構第四實施例的示意圖。

請參閱圖1至圖4，本創作提供一種石墨烯濾材結構，包括濾材單元1及石墨烯單元2。

該濾材單元1的型式及材質並不限制，該濾材單元1可呈一片狀體，該濾材單元1可以是口罩或濾網等空氣過濾材料，該濾網可以是空氣清淨機濾網、除濕機濾網或冷氣機濾網等。該濾材單元1的材質可以是一般不織布、熔噴不織布、紙類濾網或塑化類濾網。

該石墨烯單元2是以石墨烯結合各類型水溶性或半永久性樹脂載體，例如水、醇類、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酸甲酯或聚矽合物等，以噴塗、浸潤、或質壓等方式附著於濾材單元1上，以達到過濾PM2.5霧霾與抑制降低環境中細菌的功效。

該濾材單元1可以在生產製造過程中添加石墨烯材料，以形成該石墨烯單元2，或以噴塗、浸潤或質壓等方式將石墨烯材料附 著於濾材單元1，以達到過濾PM2.5霧霾與抑制殺菌之效果，從而淨化空氣。另，也能以石墨烯材料與載體混溶製作成噴霧罐，再針對所需之濾材單元1(例如口罩、空氣清淨機濾網、除濕機濾網、冷氣機濾網或家用紗窗紗門等)噴灑塗裝，以達到過濾PM2.5霧霾與抑制殺菌之效果，可由消費者自行操作，以解決消費者無法自行DIY，提升現有空氣過濾機構，過濾M2.5霧霾與抑制殺菌的效果。

本創作可提供水溶性或溶劑型配方於製造端業界，協助提升產品效能，降低製造成本。提供消費者可DIY現有清淨空氣機構，提升過濾PM2.5霧霾與抑菌殺菌效果，無需另外添購其他過濾機構器材。本創作使用範圍甚廣，舉凡過濾空氣的濾材皆可使用。人體組成元素18%為碳原子，然而石墨烯即為單一2D碳原子，縱使吸入，也不會造成任何傷害，可藉由人體自然代謝，亦不會造成環境汙染。本創作可藉由多種混溶共鏈配方，提供水性配方(可水洗式濾材)，或半永久型配方(拋棄式過濾材)使用。

請參閱圖1，為本創作石墨烯濾材結構的第一實施例，本實施例揭示該濾材單元1為一口罩，該口罩可為一般市售醫療或活性碳過濾口罩，該濾材單元1的兩側設有耳掛13。該濾材單元1具有透氣性，以噴霧式石墨烯塗料噴塗於該濾材單元1上，使該石墨烯單元2附著於濾材單元1上，以達到過濾PM2.5霧霾與抑制殺菌的效果。本實施例一般民眾亦可DIY製作。

請參閱圖2，為本創作石墨烯濾材結構的第二實施例，本實施例揭示該濾材單元1為一口罩，該口罩可為一般市售醫療或活性碳過濾，該濾材單元1的兩側設有耳掛13。該濾材單元1具有透氣性，該濾材單元1的內部具有一中間過濾層11，該中間過濾層11為熔噴不織布過濾層或活性碳過濾層，以噴塗或浸潤方式塗佈石墨烯，或添加於製造濾材原料(不織布纖維、塑料原料、紙漿纖維等)中，使該石墨烯單元2附著於濾材單元1的中間過濾層 11上，以達到過濾PM2.5霧霾與抑制殺菌的效果。本實施例適合製造商在製程中加工。

請參閱圖3，為本創作石墨烯濾材結構的第三實施例，本實施例揭示該濾材單元1為一紙類濾網，該紙類濾網可為家用空氣清淨機濾網或除濕機濾網，該濾材單元1設有多個網孔12，該些網孔12分佈於濾材單元1上，使該濾材單元1具有透氣性。以半永久性石墨烯噴霧劑噴塗於該濾材單元1上，使該石墨烯單元2附著於濾材單元1上，以達到過濾PM2.5霧霾與抑制殺菌的效果。該紙類濾網為拋棄式濾網。

請參閱圖4，為本創作石墨烯濾材結構的第四實施例，本實施例揭示該濾材單元1為一塑化類濾網，該塑化類濾網可為冷氣機塑膠粉層濾網或家用紗窗紗門，該濾材單元1設有多個網孔12，該些網孔12分佈於濾材單元1上，使該濾材單元1具有透氣性。以可水洗式石墨烯噴霧劑噴塗於該濾材單元1上，使該石墨烯單元2附著於濾材單元1上，以達到過濾PM2.5霧霾與抑制殺菌的效果。該塑化類濾網為可水洗式濾材。

根據研究新興石墨烯材料為3~5nm單一原子多孔材料，孔徑小於PM2.5，具備超強的物理隔塵、PM2.5霧霾隔絕功能、過濾花粉和其他粉塵，還可以有抗菌殺菌性能。石墨烯材料抗PM2.5霧霾機理是利用石墨烯對PM2.5及以下的微小顆粒的吸附作用，尤其利用多層的石墨烯，可以牢牢地將微小顆粒“留置”。

再者，石墨烯本身具有優良的抗菌性，其抗菌機理是石墨烯與細菌的細胞膜具有強力交互作用，且原子結構體積小於細菌細胞，故能切割細菌的細胞膜，並大量抽取細胞膜上的磷脂質，造成細胞死亡，故對於大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及白色念珠菌皆有顯著的抑菌率。

石墨烯具有超高的比表面積(2630m²/g)和優異的化學穩定性，可薄塗於濾材上，即具有空氣凈化上極大功效。傳統的濾材 很難通過製備出奈米級的孔徑過濾材，本創作利用石墨烯與傳統濾材結合，即能製造出高效除霾石墨烯基多孔濾膜濾材。

由於本創作石墨烯濾材結構內部孔道交錯縱橫，對PM2.5的去除純屬物理阻隔，因此不受水氣影響而降低吸附力，同時保證了濾材較低的呼吸阻力，解決了多數防霧霾口罩呼吸不暢的問題，具有長期的穩定有效性。

以上所述僅為本創作的優選實施例，非意欲侷限本創作的專利保護範圍，故凡是運用本創作說明書及附圖內容所作的等效變化，均同理皆包含於本創作的權利保護範圍內。

1‧‧‧濾材單元

13‧‧‧耳掛

2‧‧‧石墨烯單元

Claims (12)

1. 一種石墨烯濾材結構，包括：濾材單元，該濾材單元具有透氣性；以及石墨烯單元，該石墨烯單元附著於該濾材單元上。
2. 如請求項1所述的石墨烯濾材結構，其中該石墨烯單元係於該濾材單元添加石墨烯材料而形成，該石墨烯材料為3~5nm單一原子多孔材料。
3. 如請求項1所述的石墨烯濾材結構，其中該濾材單元為不織布或紙類濾網，該濾材單元設有多個網孔，該些網孔分佈於該濾材單元上。
4. 如請求項1所述的石墨烯濾材結構，其中該濾材單元為塑化類濾網，該濾材單元設有多個網孔，該些網孔分佈於該濾材單元上。
5. 如請求項4所述的石墨烯濾材結構，其中該塑化類濾網為冷氣機塑膠粉層濾網或家用紗窗紗門。
6. 如請求項1所述的石墨烯濾材結構，其中該石墨烯單元是以石墨烯結合水溶性或半永久性樹脂載體，以噴塗、浸潤或質壓方式附著於該濾材單元上。
7. 如請求項1所述的石墨烯濾材結構，其中該濾材單元呈一片狀體。
8. 一種石墨烯濾材結構，包括：濾材單元，該濾材單元具有透氣性，該濾材單元的兩側設有耳掛；以及石墨烯單元，該石墨烯單元附著於該濾材單元上。
9. 如請求項8所述的石墨烯濾材結構，其中該濾材單元的內部具有一中間過濾層，該石墨烯單元附著於該濾材單元的中間過濾層上。
10. 如請求項8所述的石墨烯濾材結構，其中該石墨烯單元係 於該濾材單元添加石墨烯材料而形成，該石墨烯材料為3~5nm單一原子多孔材料。
11. 如請求項8所述的石墨烯濾材結構，其中該石墨烯單元是以石墨烯結合水溶性或半永久性樹脂載體，以噴塗、浸潤或質壓方式附著於該濾材單元上。
12. 如請求項8所述的石墨烯濾材結構，其中該濾材單元呈一片狀體。