北京
近日，在内蒙古鄂尔多斯市一家口罩企业的生产车间，工人试用了一款新型防尘口罩。传统口罩滤芯让呼吸沉重，高温高湿下更是憋闷难耐。而新款口罩采用的新材料让呼吸阻力比传统低了近三成，工人戴上后呼吸顺畅了很多。这是山东科技大学柳茹林科研小组2025年研发的一项成果，目前仍在持续完善中。
近一年来，这群年轻人在研究如何让口罩“开口说话”——自动提醒“滤芯该换了”“该休息了”。目前，这款智能口罩已完成实验室验证，预期一年内启动产业化相关工作。
口罩滤芯何时失效，没人说得准。换早了浪费，换晚了伤肺。这个难题在粉尘弥漫的车间和矿井存在了几十年。山东科技大学安全与环境工程学院的年轻人，一直在想办法解决它。
该学院研究生导师柳茹林今年32岁，她带领的科研小组有8名学生，多数是00后。这群年轻人学的是安全工程，但在这之前，没几个人下过矿井。
第一次跟着安全与环境工程学院院长周刚去煤矿，他们看到工人从井下上来，摘下面罩大口喘气，滤棉上全是黑的。柳茹林问“这戴了多久”，工人说“从下井到现在，超过8个小时了，不知道还能不能挡得住”。柳茹林回忆：“当时就觉得，这事我们可以研究。”
柳茹林的研究生吴圣泽去合作企业参观，看到矿工升井后摘下口罩，脸上被勒出红印，滤棉上全是煤灰。回来的路上他对柳茹林说：“老师，我们一定要把智能口罩做出来。”
作为长期从事矿山粉尘防治研究的学者，2024年夏天，周刚带领的团队接下了这个项目，并指导柳茹林科研小组具体攻关。
他们做的第一件事，是降低口罩的呼吸阻力。
经过反复试验，柳茹林和学生用静电纺丝技术做出纳米纤维滤料。检测结果显示：呼吸阻力比国标要求的低30%。目前，滤料已通过内蒙古恩和实业有限公司，做成“特安护”系列半面罩进行测验试用，工人反馈透气性明显改善。
第二件事，是把传感器嵌进口罩内，实时监测温湿度和呼吸频率。
温度、湿度两个传感器放在一起，信号会互相干扰。学生查了上百篇文献，试了十几种材料，最终确定用电压信号测温度、电阻信号测湿度，从物理上分开两条信号通道。
试过的材料里，石墨烯、碳纳米管、二氧化锰都不理想，后来他们发现一种叫MXene（二维过渡金属碳化物）的材料对湿度极敏感，但容易氧化。学生又花了两个月，用化学方法进行抗氧化处理，有效延缓MXene氧化速率、增强了传感器的使用寿命。
传感器做出来了，数据怎么传出来？团队不会写代码，就请计算机科学与工程学院教师帮忙指导编写程序；不会焊电路，就找自动化学院的同学帮忙。2025年，这个项目获得第十九届“挑战杯”山东省大学生课外学术科技作品竞赛三等奖。
团队做的第三件事，是让口罩防尘又防毒。
传统口罩要么防尘、要么防毒，两者机理不同，很难兼顾。他们用了一年多时间，把金属氧化物负载到纳米纤维上，让有毒有害气体先催化转化再被吸附。2024年年底，科研小组发表相关研究论文，从理论上验证了尘毒协同防护的可行性。2025年，周刚团队开展的这一项目获批国家重点研发计划项目。
“这群年轻人，干的是把论文写在矿井下的事。”在周刚看来，这个柳茹林带领、由年轻人组成的科研小组的成长路径不是偶然的。该学院这些年一直在做一件事——把青年教师和学生推到生产一线去。“坐在实验室里想不出真问题。只有下过井、进过车间，才知道工人最需要什么。”
来源：中国青年报
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