Công nghệ hạt nước nano loại bỏ 99,9% bụi siêu mịn trong không khí
Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST)
Thiết kế và cơ chế hoạt động của một thiết bị lọc không khí thu nhỏ dựa trên công nghệ phun điện nước hình nón sử dụng đầu phát màng sợi nano hút ẩm tự bơm (PVA–PAA–MMT) (PPM-NFM). Nguồn: Vật liệu Chức năng Tiên tiến (2025). DOI: 10.1002/adfm.202523456
Một nhóm nghiên cứu của KAIST đã phát triển một công nghệ lọc không khí gốc nước mới, kết hợp các hạt nước nano có khả năng thu giữ bụi với cấu trúc bọt biển nano tự động hút nước, cho phép loại bỏ bụi bằng các hạt nước nano mà không cần bộ lọc. Thiết bị này cung cấp khả năng tự cấp nước với hiệu suất lâu dài, yên tĩnh và an toàn.
Một nhóm nghiên cứu chung do Giáo sư Il-Doo Kim thuộc Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu và Giáo sư Seung S. Lee thuộc Khoa Kỹ thuật Cơ khí dẫn đầu đã phát triển thiết bị lọc không khí bằng công nghệ phun điện nước mới, có khả năng loại bỏ nhanh chóng bụi siêu mịn mà không cần bộ lọc, không tạo ra ozone và hoạt động với mức tiêu thụ điện năng cực thấp.
Thiết bị mới hoạt động như thế nào?
Nhóm nghiên cứu đã xác nhận rằng thiết bị này khắc phục được những hạn chế của máy lọc không khí thông thường bằng cách loại bỏ nhu cầu thay thế bộ lọc, không tạo ra ozone và loại bỏ ngay cả bụi siêu mịn cực nhỏ đến PM0.3 (đường kính 0,3 μm), tức là khoảng 1/200 độ dày của sợi tóc người, trong thời gian ngắn. Ngoài ra, thiết bị còn chứng minh được độ ổn định và độ bền cao mà không bị suy giảm hiệu suất ngay cả khi sử dụng lâu dài.
Thiết bị này được tạo ra bằng cách kết hợp công nghệ phun điện nước không tạo ra ozone của Giáo sư Seung S. Lee với công nghệ sợi nano hút ẩm của Giáo sư Il-Doo Kim. Kết quả nghiên cứu đã được công bố vào ngày 14 tháng 11 trên tạp chí Advanced Functional Materials.
Bên trong thiết bị là một điện cực cao áp, một bộ hấp thụ sợi nano tự động hút nước và các kênh dẫn polymer siêu nhỏ vận chuyển nước thông qua hiện tượng mao dẫn. Nhờ cấu trúc này, thiết bị đạt được cấu hình tự bơm, trong đó nước được cung cấp tự động mà không cần bơm, cho phép hoạt động phun điện nước ổn định trong thời gian dài.
Sơ đồ bộ phát màng sợi nano hút ẩm tự bơm (PPM-NFM), cùng ảnh chụp và ảnh hiển vi quét bề mặt tương ứng. Nguồn: Advanced Functional Materials (2025). DOI: 10.1002/adfm.202523456
Hiệu suất và các ứng dụng tiềm năng
Các thử nghiệm do nhóm nghiên cứu thực hiện trong buồng thử nghiệm 0,1 m³ cho thấy thiết bị đã loại bỏ 99,9% các loại hạt khác nhau trong phạm vi PM0,3–PM10 trong vòng 20 phút. Đặc biệt, sản phẩm thể hiện hiệu suất vượt trội khi loại bỏ 97% bụi siêu mịn PM0.3 - vốn khó loại bỏ bằng các máy lọc không khí thông thường có bộ lọc - chỉ trong vòng năm phút.
Ngay cả sau 30 lần thử nghiệm liên tục và 50 giờ hoạt động liên tục, thiết bị vẫn hoạt động ổn định mà không bị suy giảm hiệu suất, với mức tiêu thụ điện năng khoảng 1,3 W, thấp hơn so với bộ sạc điện thoại thông minh và chỉ bằng khoảng 1/20 so với máy lọc không khí thông thường có bộ lọc HEPA (High Efficiency Particulate Air).
Ngoài ra, do không có bộ lọc nên không có hiện tượng mất áp suất trong luồng khí và hầu như không tạo ra tiếng ồn.
Công nghệ này duy trì hiệu suất lọc hiệu quả cao mà không tạo ra bất kỳ khí ozone nào, mở ra tiềm năng cho một nền tảng lọc không khí thân thiện với môi trường thế hệ tiếp theo.
Đặc biệt, với những ưu điểm như loại bỏ chi phí thay thế bộ lọc, vận hành cực kỳ tiết kiệm điện và đảm bảo độ ổn định lâu dài, sản phẩm dự kiến sẽ được mở rộng sang nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm môi trường trong nhà cũng như các mô-đun lọc không khí ô tô, phòng sạch, di động và đeo được.
Thông tin thêm: Jihwan Chae và cộng sự, Máy phát sợi nano hút ẩm tự bơm dùng cho hệ thống lọc không khí bằng phun điện phun nước không có ôzôn, Vật liệu chức năng tiên tiến (2025).DOI: 10.1002/adfm.202523456
Thông tin tạp chí: Vật liệu chức năng tiên tiến
