综述：二维涂层/基底粘附的物理与化学调控方法——实验与理论见解

这篇综述系统探讨了抗菌口罩滤材(PMFs)在COVID-19大流行背景下的创新进展，重点分析了天然产物、金属纳米颗粒(Ag NPs)、季铵盐化合物(BAC)等抗菌剂的整合策略，以及超疏水、自清洁、可生物降解等先进功能的实现途径，为开发兼具高效过滤(PM2.5)与实时灭活病原体(如SARS-CoV-2)的多功能防护装备提供了理论依据和技术路线图。

　　

防护口罩滤材(PMFs)的革新之路

在COVID-19大流行期间，传统口罩暴露出的微生物滞留风险催生了抗菌PMFs的研发热潮。这类滤材通过物理拦截与化学灭活的双重机制，显著降低了病毒(如SARS-CoV-2)通过飞沫传播的风险。

抗菌PMFs的构建策略

天然与合成抗菌剂的协同

从银杏叶提取物(AVE)到银纳米簇(Ag NCs)，研究者将天然抗菌物质与合成材料如羧甲基壳聚糖(CMCS)复合，开发出具有广谱抗菌性的纳米纤维(CNF)。香港理工大学团队首创的含铜沸石涂层口罩，可实现接触5分钟内灭活99.9%的甲型流感病毒。

金属纳米材料的精准调控

氧化锌(ZnO)和二氧化钛(TiO₂)纳米颗粒通过光催化产生活性氧(ROS)，而银纳米线(Ag NWs)则通过破坏微生物膜结构发挥作用。值得注意的是，3D打印技术实现了Ag NPs在聚丙烯熔喷布中的梯度分布，使过滤效率提升至98.7%。

超越传统过滤的智能功能

环境响应型材料

钛酸钡(BaTiO₃)掺杂的滤材可利用呼吸气流产生压电效应，持续释放抗菌离子。美国海军研究所开发的CTAB修饰材料，更能在高湿度环境下保持稳定活性。

生态友好型解决方案

聚乳酸(PLA)基可降解滤材通过1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)交联，既满足EN 14683标准，又能在堆肥条件下6周内降解90%。日本东丽公司的纳米纤维素滤膜则实现了83%的透明度，兼顾防护与社交需求。

性能平衡的艺术

过滤效率与呼吸阻力的博弈

静电驻极体材料通过二乙基己基琥珀酸酯(DEHS)处理，在保持95% NaCl气溶胶过滤效率的同时，将压降低于70Pa。韩国团队开发的碳黑(CB)/聚氨酯复合层，更通过仿生分形结构设计实现0.3μm颗粒99.5%截留率。

安全性的严峻挑战

部分市售含银口罩被检测出离子释放量超WHO限值，而某些季铵盐化合物(如DDAC)存在潜在呼吸道刺激风险。这促使FDA加速制定抗菌PPE的亚慢性毒性测试指南。

未来战场：可持续与智能化

可充电式滤材利用介电阻挡放电(DBD)技术实现周期性再生，而剑桥大学研发的葡萄糖氧化酶涂层，则通过代谢病原体表面糖类实现"自供能"灭菌。随着4D打印技术的引入，能根据环境湿度自动调节孔径的智能滤材已进入临床试验阶段。

这场由疫情催生的材料革命证明，下一代PMFs必须跨越"过滤-灭活-舒适-环保"的四重维度，而中国科学家在可降解纳米纤维领域的突破，正为全球抗疫贡献东方智慧。