近年来，随着公共卫生防护、室内空气，净化、暖通空调（HVAC）系统及工业烟气治理等需求持续增长，高性能空气过滤材料迎来了快速发展。非织造技术能够制备从微米到纳米尺度的纤维，并通过熔喷、纺粘、针刺、静电纺丝等工艺构建不同结构、不同性能的过滤材料，以满足不同用途对滤材的多样化需求，为高效空气过滤材料的开发提供了技术手段。
空气过滤的基本机理
非织造材料对悬浮颗粒物的捕集依靠包括惯性碰撞、布朗扩散、直接拦截、重力沉降和静电吸附在内的多种过滤机制的协同作用。粒径小于0.1 μm的超细颗粒主要受到气体分子热运动影响，布朗运动增强，与纤维碰撞概率增加，因此主要捕获方式为布朗扩散；粒径在0.1～1 μm之间的颗粒，随气流运动过程中若与纤维表面的距离小于颗粒半径，将被纤维截留，因此直接拦截起主要作用；粒径大于 1 μm的颗粒惯性较大，难以随气流绕开纤维，而是偏离流线撞击纤维表面，因此惯性碰撞是主要过滤机制。此外，较大粒径的颗粒也会受到重力影响而沉降。有无静电吸附能力是驻极过滤材料区别于普通滤材的关键特征，驻极纤维通过库仑力与极化作用，吸附带电及中性颗粒，在不明显增加气流阻力的前提下，提升过滤效率，因此被广泛应用于高性能过滤材料中。
不同过滤机制及颗粒粒径对应的过滤方式
由于粒径约0.3 μm的颗粒既难以通过布朗扩散捕集，又不易发生惯性碰撞和直接拦截，具有最高的穿透率，因此其对应的粒径范围通常被称为MPPS。目前，空气过滤材料的性能评价通常以MPPS附近颗粒的过滤效率作为重要指标。
非织造材料的结构优势
与传统滤材相比，非织造材料具有独特的纤维网络结构。通过熔喷、静电纺丝等制备技术，非织造材料可实现从微米级到纳米级纤维的制备。纤维直径越小，材料比表面积和颗粒捕获位点越高，越有利于提高颗粒物过滤效率。同时，非织造材料通常具有80%～95%的高孔隙率，以及三维随机连通孔道结构，高孔隙率能够降低空气流动阻力，而曲折的孔道结构则能延长颗粒在滤材中的运动时间，并使得运动路径更复杂，增加颗粒与纤维发生碰撞、扩散及拦截的概率，从而实现高效低阻过滤。
此外，非织造材料也展现出良好的结构可设计性，通过调控纤维直径、克重、厚度及孔径分布等参数，结合熔喷、针刺和静电纺丝等工艺，可以构建多层复合或梯度结构，以满足个人防护、空气过滤及工业除尘等不同应用场景下对过滤性能的需求。
最后，非织造材料拥有优异的功能化改性能力，目前，研究人员通过浸渍涂覆、熔融共混、静电纺丝及热压复合等方法，将纳米填料、抗菌剂及催化材料引入非织造纤维体系，可实现过滤材料功能集成，如采用SiO2气凝胶改性针刺非织造布可构建超疏水表面，并提高PM2.5过滤性能；将 SiO2-Ag气凝胶引入聚乳酸（PLA）熔喷材料，可进一步增强过滤效率并赋予材料抗菌功能。
更多内容，请关注纺织导报2026年第5期《非织造材料在空气过滤领域的应用及研究进展》一文。
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