香港城市大学(城大)化学系助理教授叶汝全博士及其团队研发出崭新技术,能以低成本快速制造抗菌的石墨烯口罩。这种口罩更有抗病毒的潜力。


目前常用的外科口罩并不抗菌,口罩上的有害物质能存活多个小时,有造成第二次感染的危险。由于石墨烯有抗菌性质,科学家正研究如何制造石墨烯口罩。
叶博士说:我们数年前的研究发现,以二氧化碳红外线激光系统直接照射市面出售的聚酰亚胺薄膜(一种聚合物塑胶材料)或其他生物材料,可产生立体的多孔石墨烯,能够快速简易地制造石墨烯口罩。
叶博士的团队已开展抗菌石墨烯口罩的初期研究。他解释说:「我们的激光感生石墨烯材料能够杀死几乎全部大肠杆菌及空气中的细菌。石墨烯与细菌的相互作用引致细菌死亡。」在太阳的光热作用下,可于10分钟内杀灭99.998%细菌。
团队在不久前开始测试激光感生石墨烯材料抗病毒的能力,并有理想结果。对两种冠状病毒的初步测试发现,激光感生石墨烯材料可于5分钟内使超过90%的病毒失去活性,10分钟后全部病毒失去活性。
目前生产石墨烯的常用方法是化学气相沉积,做法是先在高温环境中在多孔基质上生成石墨烯,然后用蚀刻法除去基质。另一常用方法是水热法,氧化石墨烯在热水中积聚同时还原。不过,上述两种方法均难以控制成品的形状,且须在高温环境中进行,合成时间长,成本亦高。
叶博士的突破性技术,可把生产石墨烯及设定形状的工序合而为一,节省了时间及成本,并且有助解决原材料的问题,因为新技术可把大部分含碳的材料,如纤维和纸张等,转化为石墨烯。他表示:「我们也可运用生物质或生物材料。这是环保技术。
此外,叶博士的石墨烯制作技术所用的二氧化碳激光系统,在大部分机械产品店都买得到,并可在室温环境操作。他说:「制作工序很简单,制成品的价钱大约介乎外科口罩与N95口罩之间。
新技术通过电脑控制,可制成各类不同形状的多孔激光感生石墨烯,调节激光功率就可改变石墨烯孔口的大小,令人戴上口罩后能够舒适地呼吸。
叶博士说:我们下一步的计划是研究这材料的抗病毒能力,和研制可重用口罩。
激光感生石墨烯材料可作其他多种用途,例如制作抗菌医学仪器。叶博士说:「我们已制作口罩原型。研发出理想的结构后,通过认证测试,口罩很快就可推出市场。
研究团队还制造了一个湿气发电装置,以人的呼吸驱动,可检测口罩的状况。细菌或空气中的颗粒积聚在石墨烯上会改变表面性质,影响水分诱导能力,从而显示口罩的状况。这种口罩有更好的防护效果,对前线工作人员特别重要。
叶博士的团队成员包括化学系博士生黄丽蓓、苏建君、宋云及硕士生徐丝雨。项目合作团队包括来自香港科技大学的唐本忠教授、南开大学的朱春雷博士和卡罗琳医学院(香港)陈斯杰博士的团队。