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近日，万博体育张运茂教授和厦门大学侯旭教授团队在液基空气净化领域取得新进展。相关成果以“Highly efficient air purification by a charge-induced liquid-lined filter”为题发表在国际顶级期刊《Nature Sustainability》上。研究团队提出电荷诱导液衬过滤膜（charge-induced liquid-lined filter，CILF），通过电荷诱导与动态液衬协同作用，实现颗粒物的高效、低阻和长时间稳定净化，为空气净化技术的可持续发展提供了新思路。

空气净化长期面临“效率—阻力—寿命”难以兼顾的问题。传统固体滤材主要依靠孔径截留或静电作用捕获颗粒，随着颗粒在表面和孔道内不断积累，容易出现堵塞、压降升高和性能衰减。2022年，张运茂教授曾作为第一作者在 Nature 报道了基于动态水界面的连续空气净化（Nature, 2022, 610, 74–80）。此次工作进一步将功能液体稳定在开放孔道表面，并引入主动式电荷诱导，为高通量、低阻力和长寿命空气净化提供了绿色低碳的技术路径。

CILF 的颗粒捕获包括三个连续过程：首先，颗粒在电荷诱导区被极化，偏离原有气流轨迹，定向迁移至接地液衬表面；随后，颗粒接触液–气界面并形成弯月面，毛细力将其牢固捕获；最后，颗粒进入功能液体体相并重新分散，减少在孔口堆积和再释放。与传统固体过滤膜、电驻极过滤膜、微流控气泡过滤及液涂覆滤膜等方式相比，CILF 保持了开放的气体通道，并通过动态液衬持续更新捕获界面，在高净化效率与低流动阻力之间建立了新的平衡。

在 1 m s^-1 风速下，CILF 一次净化效率最高达 99.6%；连续运行超过 3500 h 后，效率仍保持在 99% 以上，且压降稳定。团队通过参数优化，实现了滤膜材料的大尺寸卷对卷制备。基于该技术的空气净化原型机在 30 m³ 标准测试舱内获得 377 m³ h^-1 的 CADR值，并展现出高 CADR 与低年维护成本兼顾的潜力。此外，研究团队将 CILF 集成到主动送风口罩中，并构建了面向微重力环境的液衬空气净化系统。该技术不仅可以用于颗粒物净化，也为功能液体按需设计、滤材清洗再用以及不同的通风受限场景中的可持续空气净化提供了新的技术方案。

电荷诱导液衬过滤膜（CILF）的设计概念 （图源自 Nature Sustainability）

该研究将空气净化中的捕获位置从易饱和、易堵塞的固体表面，进一步转移到可更新的液体体相。通过电荷诱导提供长程、定向的颗粒输运，液-气界面提供强毛细捕获，液体体相提供高容量吸收，CILF 在同一平台上兼顾了高效率、低阻力、长寿命和可再生性，把液基空气净化从界面机制推进到可产业化的器件和系统。展望未来，CILF 从颗粒物净化向气态污染物治理的拓展，是其在可持续空气净化领域实现更完整价值的关键一步。电荷诱导与流体动力学的耦合机制、面向不同污染物的功能液体按需设计，以及液体再生与污染物集中处理的工程化方案，也是未来需要持续攻关的方向。此外，团队还与中国航天钱学森空间技术实验室合作，探索了液基过滤技术在空间密闭环境中的适用性，为航天等特殊场景下的空气净化需求提供了新的可能。

该研究是在万博体育平台张运茂教授和厦门大学侯旭教授的共同指导下完成。该研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金、华侨大学科研启动经费、“111计划”以及新基石科学基金会、科学探索奖等项目的资助支持。

《Nature Sustainability》（《自然·可持续发展》）是Nature旗下聚焦可持续发展领域的国际顶级跨学科学术期刊，覆盖理工与社科交叉领域等30余个研究方向。该刊创刊于2018年，2025年最新影响因子32.1，在JCR分区的多个子学科中排名前1%，在国际可持续发展领域具有极高的学术影响力。

论文链接：//doi.org/10.1038/s41893-026-01920-w

（初审：周凌云，复审：谢立强，终审：魏展画）