59 / 2025-03-30 19:13:57

静电场协同界面形貌对室内细菌气溶胶的捕获消杀

生物气溶胶；静电场；表面形貌；杀菌

在建筑通风系统中使用空气过滤是控制细菌等生物气溶胶污染的重要手段，其中利用电场作用的静电式过滤技术具有同时实现捕获与灭活的双重功能的潜力，杀菌机制源于电场诱导的细胞膜电穿孔效应和放电产生的活性氧（ROS）损伤。然而，现有技术普遍存在杀菌机制单一和场强受限导致的杀菌效率不足问题。本研究提出了一种荷电加板式极板电场的生物气溶胶的捕获消杀装置，通过高压极板涂覆介电层，对于1mm极板间距，涂覆介电层后不击穿的最大场强从1.5×10⁶ V/m提升至3×10⁶ V/m，提高了电场增大膜电位的杀菌作用。构造了具有微观粗糙表面的铜基接地极板，极板界面的微纳尖端激发局部电场放大场强，在细菌沉降时产生应力撕裂作用，配合电穿孔，增强对细胞膜的破坏作用。此外，铜离子可诱导细胞的氧化应激损伤。本研究提出的静电场协同微观界面的方法具有强化静电场、微界面应力和离子氧化应激的耦合作用机制，为实现高效生物气溶胶捕获消杀提供了新的思路。