具有快速杀病毒能力的铜制过滤器的制作方法

1.本发明涉及可用于包括空调机组、房间通风设备和面罩的设备的空气过滤材料。具体地，本发明涉及具有杀病毒特性的空气过滤材料。


背景技术：

2.冠状病毒covid-19是严重的世界性公共卫生问题，它由严重急性呼吸综合征冠状病毒(sars-cov-2)引起。该病毒具有高度的变异性，很可能是持续的再次出现的挑战。因此，迫切需要开发能够杀死该病毒的抗病原空气过滤器。
3.传统的空调过滤器使用玻璃纤维或铝网，其只能捕获大颗粒，如棉絮和灰尘。即使是高效微粒空气(hepa)过滤器也不能捕获并杀死病毒。事实上，相当大比例的病毒通过hepa过滤器并重新循环到环境空气中。
4.众所周知，铜和铜基表面表现出良好的广谱病毒灭活能力。然而，到目前为止，铜基材料的灭活能力不足以通过空气流动迅速杀死所有的病毒。
5.因此，期望能够提出一种可用于常见设备中的改进的铜过滤器，以减缓病毒和病原体的传播。


技术实现要素：

6.在第一方面，本发明提出了抗病原过滤器，包括具有孔隙的过滤器主体；其中，所述过滤器主体的表面涂覆有(111)纳米孪晶铜、cu6sn5扇贝状物或(111)铜纳米片中的任何一种。
7.在一个示例中，过滤器主体的表面涂覆有(111)纳米孪晶铜或cu6sn5扇贝状物；并且所述过滤器主体为铜结构。所述铜结构可以为泡沫铜。替代地，过滤器主体为布，所述布由涂覆有铜线的纤维织成。
8.可选地，所述过滤器主体与电源连接，电流加热该过滤器，使过滤器处于50℃至200℃的温度。
9.在其他示例中，过滤器主体包括纤维织成的布；且所述纤维的表面粘附有(111)铜纳米片。
10.在第二方面，本发明提出了一种制造抗病原过滤器的方法，包括以下步骤：提供过滤器主体；将(111)纳米孪晶铜、cu6sn5扇贝状物或(111)铜纳米片涂覆于所述滤器主体。
11.其中，所述过滤器主体为铜过滤器主体，且所述铜过滤器主体涂覆有(111)纳米孪晶铜；该方法包括以下步骤：提供铜过滤器主体；电镀所述铜过滤器主体，以使所述铜过滤器主体的表面涂覆有纳米孪晶微结构；其中，电镀步骤包括以下列电镀参数施加高电流密度：
12.·
电流密度：2a/dm2(安培每平方分米，asd)至14a/dm2；
13.·
搅拌速度：500-1200rpm(磁体)；
14.·
阴极：铜过滤器主体；
15.·
阳极：纯铜；
16.·
阴极和阳极之间的距离：1-8cm；
17.·
电镀溶液：包括0.8m铜阳离子的高纯度cuso4溶液，包括80ppm氯化物的kcl，4000ppm的表面活性剂，以及50g/l-110g/l的h2so4。
18.其中，所述过滤器主体为铜过滤器主体，且铜过滤器主体上涂覆有cu6sn5扇贝状物；该方法包括以下步骤：将铜过滤器主体浸入锡(sn)液体中数秒；将铜过滤器主体从锡液体中取出；在80℃的温度下施加刻蚀剂，以刻蚀铜过滤器主体的表面上未反应的锡，所述刻蚀剂为1份硝酸、1份醋酸和4份甘油。其中，所述过滤器主体包括纤维织成的布，并且纤维的表面粘附有(111)铜纳米片，该方法包括以下步骤：在去离子水中溶解二水合氯化铜、十六烷基胺和葡萄糖，以制成溶液；向所述溶液中加入碘(i2，99.8+％)；在50～150℃的温度下混合所述溶液，以使所述溶液中的成分发生反应；用氯仿提取反应的所析出的《111》单晶铜；用氯仿洗涤析出物；用水洗涤析出物；提供涂覆有粘合剂的纤维；在粘合剂上涂覆《111》单晶铜；将涂覆有《111》单晶铜的纤维纺成线，并纺织所述线以产生所述布。优选地，所述溶液包括0.5至15g/l的二水合氯化铜(cucl2·2h2o，99+％)、50至120g/l的十六烷基胺(98％)和10～30g/l的葡萄糖(99.5+％)。通常，该方法还包括以下步骤：施用粘合剂以涂覆纤维；将所述涂覆有粘合剂的纤维与《111》单晶铜混合；将抗病原材料的纤维纺成线。
19.其中，过滤器主体为铜过滤器主体，且所述铜过滤器主体涂覆有(111)纳米孪晶铜或cu6sn5扇贝状物；该方法包括以下早期步骤：提供由铜线织成的多块布；在轻微加压下，对每块布进行退火，以使得所述布具有平整的表面；将所述多块布堆叠，以形成三维结构；其中，每个相邻层的金属布的孔隙偏心位移45度；位移的距离为用于织所述布的金属线的宽度。
附图说明
20.附图示出本发明的可能的布局，便于参考其进一步对本发明进行说明。在附图中，类似的参考标记指代类似的部分。本发明存在其他的布局，因此附图的特性不应理解为取代对本发明前述的一般性。
21.图1为由铜线织成的布的网格的扫描电子显微镜(scanning electron microscope,sem)图像；
22.图2为图1的布的放大图像；
23.图3、图4、图5和图6示出四块图1的布的不同排列方式；
24.图7示出限定纳米孪晶晶体的共享边界；
25.图8示出透视的纳米孪晶晶体；
26.图9a示出晶体的不同取向，最右边的为(111)构型；
27.图9b示出准备在过滤器主体上涂覆纳米孪晶铜的过程；
28.图10a示出沉积于过滤器主体的表面的纳米孪晶铜的锥体；
29.图10b示出编织的铜线被纳米孪晶铜电镀之前和之后的图像；
30.图11示出可涂覆纳米孪晶铜的铜过滤器的卷状结构；
31.图12为可涂覆纳米孪晶铜的泡沫铜的图片；
32.图13为类似于图11所示的泡沫铜的特写图片；
33.图14a为铜表面上的cu6sn5扇贝状形成物的sem图像；
34.图14b为铜表面上的cu6sn5扇贝状物的另一张sem图像；
35.图14c和图14d为铜布的铜线上的cu6sn5扇贝状物的sem图像；
36.图14e为被电镀的表面上的纳米孪晶锥体以及(111)纳米孪晶结构的横截面的sem图像；
37.图15a为合成的铜纳米片的sem图像；
38.图15b示出了洒在涂胶纤维上的图15a的铜纳米片；
39.图16为在本发明的另一个实施例中可用作过滤器的3d打印铜结构的图片；
40.图17为绘制针对sars-cov-2的灭活效果的图；
41.图18示出不同孔径(150μm对63μm)的铜布对sars-cov-2的灭活效果；
42.图19示出纳米孪晶铜和抛光纳米孪晶铜对h1n1的灭活效果；
43.图20示出泡沫铜和纳米孪晶泡沫铜对h1n1的灭活效果；
44.图21示出3d打印铜对h1n1的灭活效果；
45.图22示出纳米孪晶铜和抛光纳米孪晶铜对fipv的灭活效果；以及
46.图23示出cu6sn5、抛光的cu6sn5、cuo和cu2o对h1n1的灭活效果。
具体实施方式
47.第一实施例
48.图1示出单层的抗病原过滤器的扫描电子显微镜(sem)图像，其是一块由铜线织成的布。由于铜线之间的间隔，所述铜布为多孔的。织成后，所述布在轻微加压下，在400℃的温度进行退火30分钟，使得所述铜布具有平整的表面。
49.随后，将若干块此种经退火的布堆叠，形成三维结构。图2为另一张sem图像，示出此种由4层铜布堆叠而成的多孔铜结构。这提供了过滤器主体，其为铜结构材料，而且是多孔的并且可透过空气的。优选地，每个第二层在对角线方向上与第一层呈45度偏移放置。也就是说，第二层和第四层分别与第一层和第三层偏移45度。同样优选地，所述偏移的距离是铜线的宽度。
50.在实践中，可以根据需要决定堆叠的层数，以形成过滤器主体，但4层堆叠的厚度和延展性适合用作大多数产品中的过滤器。
51.图3示出四块没有位移的铜布，供参考。图4示出所有第二层"b"关于第一层"a"的横向位移，图5示出所有第二层"b"关于第一层"a"的竖向位移，图6示出第二层"b"关于第一层"a"的45度对角线位移。所有这些不同方向的45度位移可以是不同实施例的一部分，但对角线位移是优选的。
52.由此产生的结构没有气流的通道。铜单独能够杀死空中传播的病原体，如接触的病毒。然而，在实施例中，空气中任何含有病毒的微滴通过布时，最终撞到铜线上。整体结构重量轻，机械强度高，具有良好的导热性和导电性。
53.通常，通过将焊膏施用在每块布的多个位置上，使得堆叠的铜布相互固定，然后卷滚堆叠的铜布。然而，卷滚是优选的，但不是必须的，这取决于堆叠的布的尺寸。
54.随后，在轻微加压下，对整个堆叠的布进行退火，以诱发各层间的相互扩散和反应，从而将各层结合成强大的三维多孔结构；退火克服了铜表面的阻止各层合并的任何薄
的氧化铜层。
55.在实际产品中，整个结构的渗透性能够通过堆叠不同数量的铜布或使用不同厚度和不同孔隙密度的不同类型的铜布而予以改变。有技术的读者能够理解，孔隙的大小也可以由编织的密度决定。
56.在所述实施例的变体中，各层的排列不存在孔隙的错位。也就是说，布通过其孔隙相互对齐。在这种情况下产生的三维结构具有通孔的阵列，因此比上述具有有意错位的孔的结构更多孔。
57.在各层铜布堆叠后，在堆叠的结构上电沉积一层定向(111)纳米孪晶铜。
58."纳米孪晶"指一种特定类型的原子布局，其中晶体结构中的微小边界对称布局。这提供了一晶体中并在另一晶体中的晶格点。图7示出同一材料的两个晶体结构703、705之间的此种共享边界701的示例，将所述结构分割成对称的布局。图8示出晶体的三维图，所述晶体具有分隔2个单独晶体表面的平面。有技术的读者可以理解，存在许多不同的孪晶结构，此处无需详述。
59.纳米孪晶铜具有高密度的此种边界，这使得晶体具有高强度和高导电性，从而产生高杀病毒能力。此外，纳米孪晶涂层在微观层面上提供了非常粗糙和不平整的表面，这有利于捕获飘浮的病毒。在该结构使用一段时间后，存在通过重新电镀使整个结构恢复活力的可能性。
60."111"指晶体的取向，可以通过晶体学观察到。面心立方金属的(111)表面具有最高数量的悬空化学键，这将有利于电荷转移，如图9a中最右边的图所示。图9a中的另外两幅图示出其他种类的晶体取向，即(100)和(110)，其不是优选的取向。
61.因此，本实施例中的纳米孪晶铜涂覆的过滤器主体具有(111)平面作为自由面，这增强了向与铜接触的病毒的电荷转移。病毒和铜表面之间的相互作用机制尚不清楚，但可以相信的是，所捕获的病毒遭到来自铜离子和原子的电荷转移的攻击，从而打破病毒的衣壳，有效地杀死病毒。除了杀病毒，所述材料还具有高杀菌作用。
62.此外，(111)表面为(111)表面的铜吸附原子提供更长的寿命。
63.图9b示出将(111)纳米孪晶铜电镀到微结构过滤器主体上的步骤。该方法包括在步骤(a)提供三维铜结构。然后，在步骤(b)，使用异丙醇和/或丙酮洗涤所述铜结构，以去除污染物。在步骤(c)，将所述铜结构浸入枸橼酸溶液中，以去除表面氧化物。最后，在步骤(d)，使用电镀技术处理所述铜结构，以在表面上获得纳米孪晶微结构。所述电镀步骤包括使用以下电镀参数施加高电流密度。
64.1.电流密度：2a/dm2(安培每平方分米，asd)至14a/dm2。
65.2.搅拌速度：500-1200rpm(磁体)。
66.3.阴极：所清洗的铜过滤器主体，阳极：纯铜；阴极和阳极之间的距离：1-8cm。
67.4.电镀溶液：包括0.8m的铜阳离子的高纯度的cuso4溶液，包括80ppm的氯化物的kcl，4000ppm的表面活性剂(edc-107a，凯立德(chemleader)，台湾)，以及50g/l-110g/l的h2so4。
68.上述方法能够将高密度的纳米孪晶铜沉积到过滤器主体的表面上。
69.图10a为纳米孪晶铜的sem图像，其形状为铜锥体。该形状能够有效地捕获飘浮的病毒。
70.图10b的顶部图示出未被纳米孪晶铜电镀的编织的铜线的sem图像，在底部图示出已被纳米孪晶铜电镀的编织的铜线的sem图像。可以看出，电镀的铜线的表面比较粗糙。
71.图11示出过滤器主体的一种变体，其不是若干层铜布的三维结构，而是将单层铜布卷成多孔的柱体，用所述方法将纳米孪晶铜沉积于其上。在这种情况下，所述柱体为绕卷的过滤器，在其中，空气的运动可以从卷筒的中心传到卷筒的外表面，反之亦然。然而，与图2的堆叠形式不同，通过卷滚柱体所形成的不同层的孔隙的对齐是相对随机的。
72.第二实施例
73.在另一个实施例中，取代织成的铜布的堆叠，使用铜制固体泡沫物作为过滤器主体。图12为一组泡沫铜的光学图像。图13为其中一个泡沫物的近距离图像，更清楚地示出孔隙。泡沫铜的内部高孔隙率(》95％)为病毒提供了更大的接触表面积，而对空气仍有高的可渗透性。
74.在本实施例中，首先购买一块商业生产的泡沫铜，并按照与图9b示出的实施例的相同步骤进行处理。也就是说，使用异丙醇和丙酮洗涤泡沫铜，以去除污染物。优选地，形成泡沫物的固体基质的厚度为0.1mm至50mm，泡沫物的孔径为100μm至2500μm。随后，将泡沫物浸入枸橼酸溶液中，以去除表面的氧化物。之后，在轻微加压的情况下对泡沫铜进行退火，以产生平整的表面。然后，用反向电镀技术处理泡沫铜，以在表面上提供纳米孪晶微结构，在此期间，将分别控制每个周期的开启时间和反向时间的持续时长以及电流密度。
75.在反向电镀期间，使用高电流密度获得高密度的纳米孪晶铜。此外，使用高搅拌速度促进纳米孪晶铜膜的形成。
76.随后，准备特定的电镀溶液，将泡沫铜放入溶液中，以获得薄层的(111)取向的纳米孪晶铜微结构(孔径～100μm)。
77.定期对电镀过程进行反向，例如每10分钟，通过切换阳极和阴极电源，使电流以相反的方向流动。由此促进微小铜晶体的形成，并增加在泡沫铜表面高密度地形成纳米孪晶铜晶体的机会。
78.事实上，如果没有反向电镀，也可以沉积纳米孪晶铜，但需要非常平整的表面以沉积纳米孪晶铜。而反向电镀为刻蚀工艺，其可以改变样品表面并提供平整度。样品表面的平整度是证明抗病毒性能的关键参数之一。
79.在这个过程中使用高搅拌速度，以使得沉积的纳米孪晶铜具有优选的(111)取向。例如，使用搅拌磁体实施1200rpm的搅拌速度。
80.电镀槽为含有0.8m铜阳离子的高纯度cuso4溶液。之后，在强超声过程中，使用丙酮和去离子水分别清洗上述纳米孪晶沉积的泡沫铜5分钟。然后，用纯氮气吹干样品。
81.在该实施例的变体中，除了铜，其他金属制的金属布，如金(au)的三维多孔结构也可用作过滤器主体。
82.优选地，在使用过程中，将纳米孪晶涂覆的泡沫铜加热到50至200℃的温度，以获得更好的杀病毒效果。
83.第三实施例
84.在另一个实施例中，取代纳米孪晶铜沉积，通过在过滤器主体表面生长铜-锡金属间化合物，使得铜过滤器主体(可以是堆叠的铜布、泡沫铜，甚至是图16所示的3d打印铜结构)的表面具有抗氧化的粗糙表面。特别是，可以将cu6sn5的扇贝状物沉积到该表面。
85.图14a为在铜表面上的cu6sn5扇贝状形成物的sem图像。扇贝状形成物可以通过将铜过滤器主体浸入液态锡(sn)几秒钟来获得。随后，将过滤器主体取出，使用以下酸溶液刻蚀掉未反应的锡。这在表面上产生cu6sn5扇贝状物。
86.图14b为铜表面上cu6sn5扇贝状物的另一张sem图像。图14c和图14d为铜布的铜线上的cu6sn5扇贝状物的sem图像。图14e为被电镀的表面上的纳米孪晶锥体以及(111)纳米孪晶结构的横截面的sem图像。
87.扇贝状物的表面非常粗糙，并且能够与空气中的病毒进行有效地相互作用。扇贝状物的化学成分为cu6sn5，因此其在空气中是稳定的。纳米孪晶铜在迅速杀死病毒方面非常有效，同时这里示出的cu6sn5扇贝状物的优点在于在空气中得到提高的稳定性，其可以抗氧化。
88.更具体地，图14a和图14b分别示出在260℃下保持20秒和2分钟的情况下，在铜线上形成的扇贝状物。这个步骤用于激活表面铜线，以提高cu6sn5固相的下一步抗氧化层的生成。然而，正如有技术的读者所知，不同的退火时间会影响表面的铜-锡金属间化合物，因此该时间可以超过2分钟，特别是在大规模的工厂。
89.随后以及可选地，将铜-锡金属间化合物(imc)涂覆的过滤器主体放入180℃的烘箱中老化5天，以获得cu6sn5固相的抗氧化层。cu6sn5可以保护内部的铜线不被氧化，因此在相对长的时间内表现出优异的抗病毒性能。
90.优选地，刻蚀剂为1份硝酸、1份醋酸和4份甘油，温度为80℃。图14d示出铜布中铜线上的扇贝状物的低倍放大图像。
91.第四实施例
92.在另一个实施例中，常规的纺织纤维在进行纺织和织成具有抗病原特性，特别是抗病毒，的布之前，对其涂覆铜纳米片。该纤维可以是塑料纤维、光学纤维、铜纤维、布纤维，或任何其他纤维。图15a为合成的铜纳米片的sem图像。通常，纳米片为二维纳米结构，其厚度范围为1至100nm。铜纳米片的取向均为《111》。为了生产《111》单晶铜纳米片，使用了以下合成方法。
93.首先，将二水合氯化铜(cucl2·2h2o,99+％)(0.5～15g/l)、十六烷基胺(98％)(50～120g/l)和葡萄糖(99.5+％)(10～30g/l)溶于去离子水。随后，将极少量的碘(i2，99.8+％)加入同一溶液中。混合溶液在50～150℃下进行反应。在该反应后，用离心机将溶液在氯仿和去离子水中洗涤数次。
94.在已合成《111》单晶铜纳米片后，《111》单晶铜纳米片涂覆于纺织纤维上。该纤维上涂有任何合适的胶，然后将合成的铜纳米片喷涂到该纤维上。这样，如图15b所示，铜纳米片被喷洒到涂有胶的纤维上。由此产生的《111》铜晶体涂覆纤维可以进行纺织，然后像任何常规的纺织材料一样织成布。可将该布裁剪并缝制成口罩、防护服，或制成合适的尺寸和形状以用作各种设备的过滤器，包括空调的过滤器。更优选地，可将该布堆叠，产生更厚的过滤器，相当于上述实施例中描述的三维结构。所产生的纤维具有快速杀灭病毒和细菌的特性，可作为广谱抗病原材料应用。特别是，《111》单晶铜非常稳定，具有很好的抗氧化性能。该纤维能够在即使使用数月后仍有效。因此，口罩、防护服或过滤器有长的使用期限，并可回收利用。
95.实验数据
96.提供三维结构的实施例可用作公共建筑中净化空气的过滤器，用于公共通风系统以杀死空气传播的病毒和细菌，特别是covid-19病毒。本实施例也可适用于可重复使用的口罩、空调机组过滤器、餐厅的隔离隔板、门或窗的通风栅膜等。
97.1.纳米孪晶涂覆的铜过滤材料适用于各种呼吸道病毒的灭活，包括呼吸道合胞病毒(rsv)、鼻病毒、肠病毒、冠状病毒(包括sars和mers cov)、腺病毒和副流感病毒等；
98.2.纳米孪晶涂覆的铜过滤材料适用于各种细菌的杀灭，包括大肠杆菌(e.coli)、金黄色葡萄球菌(s.aureus)、白色念珠菌(c.albicans)等。
99.本实施例的杀毒效果包括杀死sars-cov-2、h1n1和fipv。不同类型的病毒可以在15～30分钟内被灭活，这比需要2～3小时才灭活病毒的商业铜有所提高。该过滤器可应用于任何通风系统，如邮轮、酒店和医院中的。与一些使用银离子清洁空气的商业解决方案相比，其便宜、安全、有效。过滤材料是柔软的，可以做成防护服或口罩。与商业口罩相比，该材料可以回收，对环境友好。这种防护服可以用于医院环境中，以减少院内感染。该防护服可回收利用，并通过接触杀死细菌和病毒，也会提高医生和护士在医院的安全性。该材料还可用于畜牧业和宠物业。例如，该材料可以制成猫的笼子。当猫受到fipv的影响而需要与其他猫隔离时，我们的抗病毒笼子将有效地保护其他猫。
100.图17为绘制对sars-cov-2的灭活效果的图，其中ss是不锈钢，cu指金属铜，nt-cu指(111)纳米孪晶铜，pnt-cu指抛光的(111)纳米孪晶铜。可以看出，(111)纳米孪晶表面涂层可以有效地将杀灭病毒的时间从使用商业铜的3小时降低至30分钟。
101.图18示出不同孔径(150μm对63μm)的铜布的sars-cov-2的灭活效果。可以看出，三维多孔铜布结构可以有效地将杀死病毒的时间从使用商业铜的3小时减少至60分钟。
102.图19示出纳米孪晶铜和抛光的纳米孪晶铜的h1n1的灭活效果。可以看出，(111)纳米孪晶表面涂层可以有效地将杀死病毒的时间从使用商业铜的2小时减少至60分钟。
103.图20示出泡沫铜和纳米孪晶泡沫铜的h1n1的灭活效果。可以看出，三维多孔泡沫铜结构可以有效地将杀死病毒的时间减少至15分钟。
104.图21示出3d打印铜的h1n1的灭活效果。可以看出，3d打印铜结构可以有效地将杀死病毒的时间减少至15分钟。
105.图22示出纳米孪晶铜和抛光的纳米孪晶铜的fipv的灭活效果，其中vc代表病毒控制。可以看出，表面涂层和三维多孔结构对fipv的病毒也是有效的。因此，该过滤产品也可应用于畜牧业和宠物业。
106.图23示出cu6sn5、抛光的cu6sn5、cuo和cu2o的h1n1的灭活效果。可以看出，cu6sn5、cuo和cu2o的表面涂层具有类似的抗病毒效果。表明产品表面可以承受氧化，会有长时间的抗病毒效果。
107.以下是实施例使其成为可能的优势。
108.(a)合理的抗病毒机制
109.与其他用于空气循环系统的商业过滤器(玻璃纤维、铝网、hepa过滤器)不同，我们的纳米孪晶涂覆的泡沫铜可以有效地捕获病毒颗粒，因为其具有三维多孔结构和高比表面积。然后，所捕获的病毒将受到在铜表面移动的铜离子和铜原子的影响，并发生电荷转移，导致病毒死亡。因此，本实施例具有从捕获病毒到杀死病毒的合理设计机制，从而表现出极其有效的病毒灭活效果。
110.(b)生物安全
111.几千年来，铜已经用作家用设备的材料，对人类使用是安全的。与其他基于聚合物的抗病毒涂层相比，纯铜过滤材料示出更好的生物安全性，并且容易获得商业许可和fda批准(个人防护使用)。
112.(c)劳动力和成本效益
113.纳米孪晶涂覆的泡沫铜易于制备，具有明显的成本优势。该材料的总费用低于0.5usd/cm2，这大大改善和拓宽了应用领域。
114.虽然上文已描述本发明的优选实施例，但本技术领域技术人员将能理解，在不偏离本发明所要求的范围的情况下，可以对设计、结构或操作的细节进行许多变化或做出修改。
115.特别是，对具有铜或金属过滤器主体的不同实施例所描述的电镀或涂覆方法可以互换使用，有技术的读者对此能够理解。

技术特征：
1.抗病原过滤器，包括具有孔隙的过滤器主体；其中所述过滤器主体的表面涂覆有以下任何一项：(a)(111)纳米孪晶铜；(b)cu6sn5扇贝状物；或(c)(111)铜纳米片。2.如权利要求1所述的抗病原过滤器，其中所述过滤器主体的表面涂覆有(111)纳米孪晶铜或cu6sn5扇贝状物；并且所述过滤器主体为铜结构。3.如权利要求2所述的抗病原过滤器，其中所述过滤器主体为泡沫铜。4.如权利要求2所述的抗病原过滤器，其中所述过滤器主体为布，所述布由涂覆有铜线的纤维织成。5.如权利要求2所述的抗病原过滤器，其中所述过滤器主体为3d打印铜结构。6.如权利要求2所述的抗病原过滤器，其中所述过滤器主体与电源连接，电流加热所述过滤器，使所述过滤器处于50℃至200℃的温度。7.如权利要求1所述的抗病原过滤器，其中所述过滤器主体包括纤维织成的布；以及所述纤维的表面粘附有(111)铜纳米片。8.一种制造抗病原过滤器的方法，包括以下步骤：提供过滤器主体；在所述过滤器主体上涂覆(a)(111)纳米孪晶铜；(b)cu6sn5扇贝状物；或(c)(111)铜纳米片。9.如权利要求8所述的制造抗病原过滤器的方法，其中所述过滤器主体为铜过滤器主体，且所述铜过滤器主体上涂覆有(111)纳米孪晶铜；所述方法包括以下步骤：提供所述铜过滤器主体；电镀所述铜过滤器主体，以使所述铜过滤器主体的表面涂覆有纳米孪晶微结构；其中所述电镀步骤包括在以下电镀参数下施加高电流密度：
·
电流密度：2a/dm2(安培每平方分米，asd)至14a/dm2；
·
搅拌速度：500-1200rpm(磁体)；
·
阴极：铜过滤器主体；
·
阳极：纯铜；
·
阴极和阳极之间的距离：1-8cm；
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电镀溶液：包括0.8m铜阳离子的高纯度cuso4溶液，包括80ppm的氯化物的kcl，
4000ppm的表面活性剂，以及50g/l-110g/l的h2so4。10.如权利要求8所述的制造抗病原过滤器的方法，其中所述过滤器主体为铜过滤器主体，所述铜过滤器主体涂覆有cu6sn5扇贝状物；所述方法包括以下步骤：将所述铜过滤器主体浸入锡液体中数秒；将所述铜过滤器主体从所述锡液体中取出；以及在80℃的温度下施加刻蚀剂，以刻蚀所述铜过滤器主体的表面上未反应的锡，所述刻蚀剂为1份硝酸、1份醋酸和4份甘油。11.如权利要求9所述的制造抗病原过滤器的方法，其中所述过滤器主体包括由纤维织成的布；以及所述纤维的表面粘附有(111)铜纳米片；所述方法包括以下步骤：在去离子水中溶解二水合氯化铜、十六烷基胺和葡萄糖，以制成溶液；在所述溶液中加入碘(i2，99.8+％)；在50～150℃的温度下混合所述溶液，以使所述溶液中的成分发生反应；用氯仿提取所述反应的所析出的<111>单晶铜；用氯仿洗涤析出物；用水洗涤析出物；提供涂覆有粘合剂的纤维；在所述粘合剂上涂覆<111>单晶铜；将涂覆有<111>单晶铜的纤维纺成线，并纺织所述线以产生所述布。12.如权利要求11所述的制造抗病原过滤器的方法，其中所述溶液包括：0.5至15g/l的二水合氯化铜(cucl2·2h2o，99+％)；50至120g/l的十六烷基胺(98％)；以及10～30g/l的葡萄糖(99.5+％)。13.如权利要求12所述的制造抗病原过滤器的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：施用粘合剂以涂覆纤维；将所述涂覆有粘合剂的纤维与<111>单晶铜混合；将抗病原材料的纤维纺成线。14.如权利要求8所述的制造抗病原过滤器的方法，其中所述过滤器主体为铜过滤器主体，所述铜过滤器主体涂覆有(111)纳米孪晶铜或cu6sn5扇贝状物；所述方法包括以下早期步骤：提供由铜线织成的多块布；在轻微加压下，对每块布进行退火，以使所述布具有平整的表面；将所述多块布堆叠，以形成三维结构；其中每个相邻层的金属布的孔隙偏心位移45度；以及位移的距离为用于织所述布的金属线的宽度。

技术总结
多孔铜基过滤材料，所述材料经纳米孪晶铜电沉积后具有抗病原特性，特别是针对Covid-19或SARS病毒。所述纳米孪晶铜为薄层的(111)取向的纳米孪晶铜微观结构。向的纳米孪晶铜微观结构。向的纳米孪晶铜微观结构。


技术研发人员：杜经宁 刘影夏 陈畅 潘烈文 钱永康 屈锦 衡艺源
受保护的技术使用者：免疫与感染研究中心有限公司
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/9/13