近日，清华天津高端院先进制造联合研发中心主任张晓昊博士团队研发的一款创新型“微粒径负氧离子除菌液”，通过纯物理过程释放高浓度的负氧离子的同时，还能快速高效地杀菌消毒。2021年12月底，经检测，该除菌液对新冠病毒的灭杀率达到99.99%，对多种常见病菌的灭杀率高达99.999%，可有效建立起“防疫墙”，守护疫情下人们的呼吸健康。
纯物理过程产生负氧离子
负氧离子也被称为“长寿素”“空气维他氧”，在自然界中，森林、瀑布等地方负氧离子浓度比较高。此次研发的“微粒径负氧离子除菌液”是在已有的“微粒径负氧离子生成技术”基础上，提升了针对细菌和病毒的杀灭效率。
“‘微粒径负氧离子生成剂’原料提取于天然电气石（又称碧玺）。电气石具有两个重要特性，即热释电效应和压电效应，基于以上两种效应的存在，当温度和压力有波动时，即使是微小的波动，也能引起电气石晶体之间较强的静电电势差。”张晓昊介绍，这个静电电势差足以使空气发生电离，产生自由电子。
而空气中的主要成分为氮气（78.09%）和氧气（20.95%），氮气性质非常稳定，电子亲和力远低于氧气，因而空气电离产生自由电子的大部分被氧气获取，形成负氧离子。
“由于电气石粉电离空气产生自由电子是一个纯物理过程，因此过程中电气石纳米颗粒本身并不产生任何消耗，只要颗粒不从表面脱落，就可以永久释放负氧离子。”张晓昊解释。
当负氧离子浓度高于每立方厘米1200个时，就具有一定的杀灭细菌的能力。在此基础上，研发团队又复配了次氯酸以及银离子抗菌成分，其中负氧离子可沉降灰尘和气溶胶，从而阻断细菌病毒的传播路径，而通过负氧离子、银离子以及次氯酸的综合作用达到快速高效杀菌的效果。
“微粒径负氧离子除菌液”在快速除菌、长效抑菌的基础上，生态级负氧离子还能有效进行空气净化，对人体健康产生积极作用：缓解疲劳、改善睡眠质量、促进血液循环、缓解呼吸道疾病，同时还能高效净化甲醛、PM2.5、二手烟、异味、TVOC、细菌病毒等污染物。
提升生成剂的杀菌消毒能力
由于之前张晓昊团队已有了比较成熟的“微粒径负氧离子生成技术”，但是如何能在负氧离子杀菌的基础上提升对常见细菌和新冠病毒的杀灭能力是科研团队首先要解决的问题。
“可用于杀菌、杀毒的成分有很多，为此我们尝试了多种配方，考虑到产品应具备安全、高效、杀菌特点的同时，还应该易于携带，可以应用在飞机高铁等场合，因而产品应该具有不可燃、没有明显味道的特点，我们最终选择了复配目前公认的安全高效且无刺鼻味道的次氯酸等消毒杀菌成分来实现快速杀菌的作用。”张晓昊介绍，但次氯酸又易于挥发，杀菌效果快但短暂，所以复配了银离子抗菌成分，复配的银离子等成分可达到中长效抑菌的效果。
然而在“微粒径负氧离子生成剂”基础上复配新成分进行提升改造，并非1+1=2这么简单。
“在添加了新的成分之后，我们发现破坏了原有生成剂的悬浊体系，导致溶液中纳米颗粒容易出现团聚和沉降。”张晓昊说，这样一方面影响产品效果，另一方面容易造成喷头卡堵。
为了提升负氧离子液悬浊体系的稳定性，科研团队进一步优化表面改性工艺，并结合超声细胞粉碎技术，提高纳米颗粒悬浊体系的稳定性，同时也提升了产品的保质期。