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金属粉尘防控关乎工业生产安全，传统检测方法成本高、程序复杂。研究人员合成含芘基的荧光聚酰亚胺（PI）并复合到聚氨酯（PU）膜上。结果显示复合膜荧光和机械性能优，对 Fe 粉尘荧光增强明显。该研究为金属粉尘可视化检测提供新途径。
在工业蓬勃发展的当下，金属粉尘却如同隐藏在暗处的 “杀手”，威胁着人们的健康和安全生产。汽车、电子、矿山等行业中，金属污染物肆意暴露，传统检测金属粉尘的方法，如电感耦合等离子体质谱、原子吸收光谱和 X 射线荧光光谱仪等，虽然具备一定的准确性，但高昂的成本、繁琐的操作流程以及耗费大量时间的缺点，严重限制了它们的广泛应用。因此，开发高效便捷的检测方法迫在眉睫。在这样的背景下，国内研究人员积极投身于相关研究，期望找到解决之道。
研究人员来自国内相关机构，他们开展了一项针对金属粉尘检测的研究，旨在提升检测的稳定性与便携性。研究人员合成了具有出色热稳定性（在空气中热分解温度约 400°C）和溶解性的荧光聚酰亚胺，通过将芘单元引入分子链作为侧基，赋予了聚合物良好的加工性能。同时，为解决检测器尺寸稳定性影响灵敏度和可重复使用性的问题，研究人员将不同形态的聚合物复合到聚氨酯膜上。最终得出结论：聚酰亚胺均匀分散在基层时，复合膜展现出优异的荧光和机械性能，重复拉伸应变和强度分别可达 350% 和 3.5MPa；湿度对膜荧光影响较小；样品对 Fe 粉尘有显著的荧光增强效应；与高精度商业仪器相比，该纤维检测器不仅有效，还具备实时监测的优势。这一研究成果为未来柔性可穿戴金属粉尘识别传感器的可视化发展提供了新方向，在工业生产安全保障方面意义重大，论文发表在《Applied Surface Science》。
研究采用的主要关键技术方法包括：首先利用已有的合成方法制备 3,3′,5,5′ - 四甲基 - 4,4′ - 二氨基二苯基 - 10 - 甲基芘（TDMP），并购买其他相关试剂；然后通过电纺技术将荧光聚酰亚胺与聚氨酯复合制备传感膜；最后运用傅里叶变换红外光谱（FT - IR）和核磁共振氢谱（1H NMR）对聚酰亚胺进行结构表征。
合成与表征聚酰亚胺
通过 FT - IR 光谱分析，在 1782cm?1和 1708cm?1处分别观察到 C=O 的不对称和对称拉伸振动，1351cm?1处出现 C - N 吸收峰，1096cm?1和 834cm?1处为特征酰亚胺吸收带，3600 - 3200cm?1间无对应 N - H 拉伸振动的宽峰，证实了聚酰亚胺的结构。1H NMR 光谱显示聚合物中甲基的吸收峰在 2.29 处，进一步确认了聚合物结构。
复合膜性能研究
研究人员通过调整电纺工艺优化膜的拉伸行为，研究发现聚酰亚胺均匀分散在聚氨酯基层时，复合膜荧光和机械性能优异，重复拉伸应变和强度分别可达 350% 和 3.5MPa。同时，由于样品的防水性能，湿度对膜荧光影响较小。在对金属粉尘的响应方面，样品对 Fe 粉尘呈现出显著的荧光增强效应，且与高精度商业仪器相比，纤维检测器不仅有效，还能实现实时监测。
研究结论表明，将芘基团引入聚酰亚胺分子链，既提高了聚合物的溶解性，又赋予其独特的荧光性能。通过调整发光聚酰亚胺和聚氨酯基底纤维的形态结构，有效克服了电纺膜回弹性弱的问题。复合膜在 373K 时仍能保持可见荧光，这得益于其出色的热稳定性。该研究成果为金属粉尘检测领域带来了新的突破，其开发的复合膜在特殊温湿度条件下检测金属污染物具有巨大潜力，为未来柔性可穿戴金属粉尘识别传感器的可视化发展奠定了坚实基础，有望在工业生产安全保障等实际应用中发挥重要作用。
