本實用新型屬于空氣過濾以及機電能量轉(zhuǎn)換相關(guān)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種具備防塵效果指示功能的防塵口罩，其能夠有效地過濾霧霾污染物同時能預警防塵能力下降。

背景技術(shù)：

隨著中國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，環(huán)境污染問題變得日益嚴重，尤其是近年來我國大部分地區(qū)不斷出現(xiàn)大規(guī)模的霧霾現(xiàn)象，嚴重威脅著人們的身體健康。其中，通過佩戴口罩對PM2.5等霧霾污染物進行有效過濾是降低霧霾對人體傷害的有效途徑之一。

靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維具有直徑小、孔隙率高及結(jié)構(gòu)可調(diào)等優(yōu)點，因而基于靜電紡絲纖維制備的防塵口罩比基于熱熔噴技術(shù)制備的粗纖維口罩具有更好的霧霾污染物過濾效果。但是，普通的靜電紡絲纖維僅僅依靠機械阻擋作用進行過濾。因此，只有纖維膜處于十分夯實的狀態(tài)時才能有效地過濾十分微小的污染物，這會導致比較高的壓降而造成使用者呼吸困難的情況。此外，口罩使用一段時間后會導致防塵能力的下降，而目前還沒有有效的方式智能顯示口罩的工作狀態(tài)。綜上所述，本領(lǐng)域存在著開發(fā)新型的能夠有效地過濾霧霾污染物且能實時顯示防塵狀態(tài)的智能口罩的技術(shù)需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供一種具備防塵效果指示功能的防塵口罩及其制備方法，通過結(jié)合電子顯示器件自身的特點和口罩的結(jié)構(gòu)特點，相應(yīng)對其關(guān)鍵組件如網(wǎng)狀電極層、靜電紡絲纖維層等發(fā)電功能組件的具體結(jié)構(gòu)及設(shè)置方式、以及防塵口罩的整體構(gòu)造等多個方面進行研究，制備出在有效地過濾霧霾污染物的同時，還能夠預警防塵能力下降的智能防塵口罩，其核心是聯(lián)合靜電紡絲與電暈極化技術(shù)制備具有除塵與發(fā)電功能的納米纖維層。所述的智能防塵口罩還具有過濾效率高、壓降低、設(shè)計精巧、成本低廉、適合大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種具備防塵效果指示功能的防塵口罩，其依次包括第一外部保護層、第一網(wǎng)狀電極層、第一柱狀隔離物、靜電紡絲纖維層、第二柱狀隔離物、第二網(wǎng)狀電極層和第二外部保護層。具體地，柱狀隔離物設(shè)置于兩個網(wǎng)狀電極層與靜電紡絲纖維層之間，使得兩個網(wǎng)狀電極層與靜電紡絲纖維層之間具有一定厚度的空氣間隙。

作為進一步優(yōu)選地，第一外部保護層與第二外部保護層由普通的棉線無紡布或聚合物無紡布組成；

優(yōu)選地，第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層由如下材料中的一種或者幾種組合形成：銀、銅、鋁、碳材料、導電金屬氧化物。其中，網(wǎng)狀電極層的網(wǎng)孔大小范圍為10微米至500微米；通過以上對材質(zhì)和數(shù)值的具體選擇，能夠使靜電紡絲纖維層與第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層之間的間隙發(fā)生改變并導致電子在電極兩端來回振蕩的過程中更好地吸附大量電荷，由此便于形成更大輸出功率的交流電流；此外，可以以低成本、高效率，便于大批量生產(chǎn)的方式獲得按照本實用新型的柔性發(fā)電裝置。

優(yōu)選地，第一柱狀隔離物和第二柱狀隔離物的高度范圍為100微米至500微米；上述數(shù)值范圍所形成的空氣間隙大小，能夠產(chǎn)生足夠的電量來驅(qū)動電子顯示器件，同時保證供電的穩(wěn)定性，從而保證防塵口罩指示效果的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，兩個網(wǎng)狀電極層之間通過導線連接有電子顯示器件，其為發(fā)光二極管(LED)或者液晶顯示屏(LCD)。

按照本實用新型的另一方面，還提供了一種制備具有防塵效果指示功能的防塵口罩的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟:

(1)制備靜電紡絲纖維層：將靜電紡絲前驅(qū)物溶于溶劑，配置成具有合適粘度的紡絲溶液，利用靜電紡絲技術(shù)對所得的紡絲溶液進行紡絲得到靜電紡絲纖維層，基于電暈極化技術(shù)對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入；

(2)沿著靜電紡絲纖維層兩側(cè)設(shè)置第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層，在靜電紡絲纖維層和第一第二網(wǎng)狀電極層之間分別對應(yīng)設(shè)置第一柱狀隔離物和第二柱狀隔離物，該柱狀隔離物的高度范圍為100微米至500微米，使第一第二網(wǎng)狀電極層和靜電紡絲纖維層之間形成間隙，借助空氣間隙的變化執(zhí)行柔性發(fā)電操作；在第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層外側(cè)還分別對應(yīng)設(shè)置有第一外部保護層和第二外部保護層；

(3)將第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層連接在電子顯示器上，達到智能指示的效果，由此制得具有防塵效果指示功能的防塵口罩。

作為進一步優(yōu)選地，步驟(1)中所述靜電紡絲前驅(qū)物由如下材料中的一種或者幾種組合形成：聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚丙烯腈、聚醚酰亞胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚乳酸；所述靜電紡絲所用溶劑如下材料中的一種或者幾種組合形成：去離子水、乙醇、甲苯、N，N二甲基甲酰胺、丙酮、氮甲基吡咯烷酮、氯仿、四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，所用紡絲電壓為10kV至30kV，紡絲所用針頭與紡絲收集器間的距離為10cm至30cm，紡絲的溶液流速為0.5mL/h至3.5mL/h。上述參數(shù)范圍內(nèi)可以實現(xiàn)較好的紡絲效果，紡出的纖維連續(xù)均勻，斷裂強力較好，適于制作本實用新型中的具備防塵效果指示功能的防塵口罩。

優(yōu)選地，所述靜電紡絲纖維層的克重范圍為0.1g/m²至12g/m²，所述靜電紡絲纖維的直徑為100nm到1500nm。上述參數(shù)范圍內(nèi)制得的纖維網(wǎng)強力較高，服用性能好，更柔軟舒適且透氣性好，適合制作本實用新型中的具備防塵效果指示功能的防塵口罩。

優(yōu)選地，在步驟(1)中所用的電暈極化電壓為5kV至25kV或者-5kV至-25kV。在上數(shù)值范圍內(nèi)實施電暈極化后效果較好，能夠得快速穩(wěn)定地注入靜電荷，便于大批量生產(chǎn)的方式獲得按照本實用新型的柔性發(fā)電裝置。

具體地，當外部空氣經(jīng)過本實用新型提供的防塵口罩時，空氣中所含的污染物如PM2.5等會通過靜電紡絲纖維層中納米纖維的物理阻隔作用以及靜電紡絲纖維層中靜電荷的靜電吸附作用而被過濾掉。

具體地，本實用新型提供的防塵口罩中的第一和第二網(wǎng)狀電極層與靜電紡絲纖維層組成一個靜電感應(yīng)發(fā)電機。口罩中空氣的流動會使得第一和第二網(wǎng)狀電極層與靜電紡絲纖維層之間的空氣間隙發(fā)生改變，使得兩個電極間的感應(yīng)電勢發(fā)生變化而產(chǎn)生電能，從而驅(qū)動兩個網(wǎng)狀電極層之間連接的電子顯示器件。

具體地，長時間地使用本實用新型提供的防塵口罩會使得靜電紡絲纖維層中靜電荷消失而導致其過濾效果下降。同時，靜電荷的消失也會導致靜電感應(yīng)發(fā)電機的失效，而不能驅(qū)動電子顯示器件。因此，電子顯示器件的顯示效果能夠智能地預警口罩防塵效果的下降。

總體而言，通過本實用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢：

(1)本實用新型提供的具備防塵效果指示功能的防塵口罩聯(lián)合靜電紡絲纖維層中納米纖維的物理阻隔作用以及靜電紡絲纖維層中靜電荷的靜電吸附作用對霧霾污染物進行過濾，能夠有效地提升過濾效率的同時也能保持較低的壓降。

(2)本實用新型提供的具備防塵效果指示功能的防塵口罩能夠及時地預警口罩防塵效果的下降，通過第一第二網(wǎng)狀電極層與靜電紡絲纖維層之間的空氣間隙的大小變化，驅(qū)動電子顯示器件以提醒使用者及時更換口罩。本申請的具備防塵效果指示功能的防塵口罩，在柱狀隔離物的高度范圍為100微米至500微米之間時，能夠產(chǎn)生足夠的電量來驅(qū)動電子顯示器件，同時保證供電的穩(wěn)定性，從而保證防塵口罩指示效果的穩(wěn)定性。

(3)本實用新型提供的靜電紡絲纖維層，在制備該靜電紡絲纖維層時，通過將靜電紡絲纖維層的克重、纖維直徑和電暈極化電壓控制在一個特殊的范圍內(nèi)，能夠有效地提高發(fā)電量，并保證電量的穩(wěn)定性，使其能夠在防塵口罩中穩(wěn)定地供電，以實現(xiàn)防塵效果的指示功能。

(4)本實用新型提供的具備防塵效果指示功能的防塵口罩設(shè)計精巧、成本低廉、具有適合大規(guī)模生產(chǎn)的潛力。

附圖說明

圖1是本實用新型提供的具有防塵效果指示功能的防塵口罩的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2a是材料為聚丙烯腈的靜電紡絲纖維層的掃描電鏡圖片。

圖2b是材料為聚丙烯腈的靜電紡絲纖維層在不同克重情況下的過濾效率和壓降的示意圖。

圖3a是材料為偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物的靜電紡絲纖維層的掃描電鏡圖片。

圖3b是材料為偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物的靜電紡絲纖維層在不同克重情況下的過濾效率和壓降的示意圖。

圖4a是材料為聚醚酰亞胺的靜電紡絲纖維層的掃描電鏡圖片。

圖4b是材料為聚醚酰亞胺的靜電紡絲纖維層在不同克重情況下的過濾效率和壓降的示意圖。

在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：

1-1第一外部保護層，1-2第二外部保護層，2-1第一網(wǎng)狀電極層，2-2第二網(wǎng)狀電極層，3柱狀隔離物，4靜電紡絲纖維層，5電子顯示器件。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1是本實用新型提供的具有防塵效果指示功能的防塵口罩的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1中所示，依次包括第一外部保護層1-1、第一網(wǎng)狀電極層2-1、第一柱狀隔離物3、靜電紡絲纖維層4、第二柱狀隔離物3、第二網(wǎng)狀電極層2-2和第二外部保護層1-2；其中，所屬第一柱狀隔離物3設(shè)置于所述兩個網(wǎng)狀電極層與靜電紡絲纖維層4之間，并由此使得兩個網(wǎng)狀電極層2-1，2-2與靜電紡絲纖維層4之間具有一定厚度的空氣間隙；此外，兩個網(wǎng)狀電極層2-1，2-2之間通過導線連接有電子顯示器件5，以此方式，通過第一第二網(wǎng)狀電極層和靜電紡絲纖維層之間間隙大小的改變產(chǎn)生電能，從而驅(qū)動顯示器，實現(xiàn)指示防塵口罩的防塵效果的指示功能。

在一個優(yōu)選實施例中，第一與第二外部保護層可以由普通的棉線無紡布或聚合物無紡布組成；

在一個優(yōu)選實施例中，第一和第二網(wǎng)狀電極層可以由如下材料中的一種或者幾種組合形成：銀、銅、鋁、碳材料、導電金屬氧化物。其中，網(wǎng)狀電極層的網(wǎng)孔大小范圍為10微米至500微米；通過以上對材質(zhì)和數(shù)值的具體選擇，能夠使靜電紡絲纖維層與第一第二網(wǎng)狀電極層之間的間隙發(fā)生改變并導致電子在電極兩端來回振蕩的過程中更好地吸附大量電荷，由此便于形成更大輸出功率的交流電流；此外，可以低成本、高效率，便于大批量生產(chǎn)的方式獲得按照本實用新型的柔性發(fā)電裝置。

在一個優(yōu)選實施例中，柱狀隔離物的高度范圍為100微米至500微米；較多的比較測試結(jié)果表明，上述數(shù)值范圍所形成的空氣間隙大小，能夠產(chǎn)生足夠的電量來驅(qū)動電子顯示器件，同時保證供電的穩(wěn)定性，從而保證防塵口罩指示效果的穩(wěn)定性。

在一個優(yōu)選實施例中，兩個網(wǎng)狀電極層之間通過導線連接有電子顯示器件，其為發(fā)光二極管(LED)或者液晶顯示屏(LCD)。

其具體工作機理為：當外部空氣經(jīng)過本實用新型提供的智能防塵口罩時，空氣中所含的污染物如PM2.5等會通過靜電紡絲纖維層中納米纖維的物理阻隔作用以及靜電紡絲纖維層中靜電荷的靜電吸附作用而被過濾掉。本實用新型提供的智能防塵口罩中的第一和第二網(wǎng)狀電極層與靜電紡絲纖維層組成一個靜電感應(yīng)發(fā)電機?？谡种锌諝獾牧鲃訒沟玫谝缓偷诙W(wǎng)狀電極層與靜電紡絲纖維層之間的空氣間隙發(fā)生改變，使得兩個電極間的感應(yīng)電勢發(fā)生變化而產(chǎn)生電能，從而驅(qū)動兩個網(wǎng)狀電極層之間連接的電子顯示器件。長時間地使用本實用新型提供的智能防塵口罩會使得靜電紡絲纖維層中靜電荷消失而導致其過濾效果下降。同時，靜電荷的消失也會導致靜電感應(yīng)發(fā)電機的失效，而不能驅(qū)動電子顯示器件。因此，電子顯示器件的顯示效果能夠智能地預警口罩防塵效果的下降。

本實用新型提供的制備具有防塵效果指示功能的防塵口罩的方法，該方法包括下列步驟:

(1)制備靜電紡絲纖維層：將靜電紡絲前驅(qū)物溶于溶劑，配置成具有合適粘度的紡絲溶液，利用靜電紡絲技術(shù)對所得的紡絲溶液進行紡絲得到靜電紡絲纖維層，基于電暈極化技術(shù)對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入；

(2)沿著靜電紡絲纖維層兩側(cè)設(shè)置第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層，在靜電紡絲纖維層和第一第二網(wǎng)狀電極層之間分別對應(yīng)設(shè)置第一柱狀隔離物和第二柱狀隔離物，該柱狀隔離物的高度范圍為100微米至500微米，使第一第二網(wǎng)狀電極層和靜電紡絲纖維層之間形成間隙，借助空氣間隙的變化執(zhí)行柔性發(fā)電操作；在第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層外側(cè)還分別對應(yīng)設(shè)置有第一外部保護層和第二外部保護層；

(3)將第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層連接在電子顯示器上，達到智能指示的效果，由此制得具有防塵效果指示功能的防塵口罩。

在一個優(yōu)選實施例中，步驟(1)中所述靜電紡絲前驅(qū)物由如下材料中的一種或者幾種組合形成：聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚丙烯腈、聚醚酰亞胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚乳酸；所述靜電紡絲所用溶劑如下材料中的一種或者幾種組合形成：去離子水、乙醇、甲苯、N，N二甲基甲酰胺、丙酮、氮甲基吡咯烷酮、氯仿、四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮。

在一個優(yōu)選實施例中，在步驟(1)中，所用紡絲電壓為10kV至30kV，紡絲所用針頭與紡絲收集器間的距離為10cm至30cm，紡絲的溶液流速為0.5mL/h至3.5mL/h；較多的比較測試結(jié)果表明，上述參數(shù)范圍內(nèi)可以實現(xiàn)較好的紡絲效果，紡出的纖維連續(xù)均勻，斷裂強力較好，適于制作本實用新型中的具備防塵效果指示功能的防塵口罩。

在一個優(yōu)選實施例中，在步驟(1)中，所述靜電紡絲纖維層的克重范圍為0.1g/m²至12g/m²，所述靜電紡絲纖維的直徑為100nm到1500nm。較多的比較測試結(jié)果表明，上述參數(shù)范圍內(nèi)制得的纖維網(wǎng)強力較高，服用性能好，更柔軟舒適且透氣性好，適于制作本實用新型中的具備防塵效果指示功能的防塵口罩。

在一個優(yōu)選實施例中，在步驟(1)中所用的電暈極化電壓為5kV至25kV或者-5kV至-25kV。在上數(shù)值范圍內(nèi)實施電暈極化后效果較好，能夠得快速穩(wěn)定地注入靜電荷，便于大批量生產(chǎn)的方式獲得按照本實用新型的柔性發(fā)電裝置。

為了進一步具體解釋本實用新型，以下給出了六個實施例。

實施例1：

(1)制備靜電紡絲纖維層：將0.8g聚丙烯腈溶解到9.4g的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，攪拌直至形成均以透明的溶液。接著，將靜電紡絲溶液加入到注射器中，并將針頭與高壓電源相連，設(shè)置紡絲電壓為25kV，紡絲距離為18厘米，紡絲溶液流速1.5mL/h，所制得的靜電紡纖維的直徑為100nm，經(jīng)1小時的紡絲后制得靜電紡絲纖維層，克重為3.5g/m²，基于電暈極化技術(shù)對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入；利用電暈極化手段對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入，所用極化電壓為-20kV；

(2)沿著靜電紡絲纖維層4兩側(cè)設(shè)置第一網(wǎng)狀電極層2-1和第二網(wǎng)狀電極層2-2，在靜電紡絲纖維層4和第一第二網(wǎng)狀電極層之間分別對應(yīng)設(shè)置第一柱狀隔離物3和第二柱狀隔離物3，該柱狀隔離物的高度范圍為100微米，使第一第二網(wǎng)狀電極層2-1，2-2和靜電紡絲纖維層4之間形成間隙，借助空氣間隙的變化執(zhí)行柔性發(fā)電操作；在第一網(wǎng)狀電極層2-1和第二網(wǎng)狀電極層2-2外側(cè)還分別對應(yīng)設(shè)置有第一外部保護層1-1和第二外部保護層1-2，所述第一與第二外部保護層1-1，1-2由普通的棉線無紡布組成，第一和第二網(wǎng)狀電極層2-1，2-2由銀絲制成，其中，網(wǎng)狀電極層的網(wǎng)孔大小范圍為10微米；

(3)將第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層連接在發(fā)光二極管(LED)上，達到智能指示的效果，由此制得具有防塵效果指示功能的防塵口罩。

實施例2：

(1)制備靜電紡絲纖維層：將3.0g偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物溶解到由3.6g N,N-二甲基甲酰胺和8.4g丙酮組成的混合溶液中，攪拌直至形成均以透明的溶液。接著，將靜電紡絲溶液加入到注射器中，并將針頭與高壓電源相連，設(shè)置紡絲電壓為20kV，紡絲距離為15厘米，紡絲溶液流速1.3mL/h，所制得的靜電紡纖維的直徑為850nm，克重6g/m²，經(jīng)1小時的紡絲后制得靜電紡絲纖維層，基于電暈極化技術(shù)對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入；利用電暈極化手段對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入，所用極化電壓為-5kV；

(2)沿著靜電紡絲纖維層4兩側(cè)設(shè)置第一網(wǎng)狀電極層2-1和第二網(wǎng)狀電極層2-2，在靜電紡絲纖維層4和第一第二網(wǎng)狀電極層之間分別對應(yīng)設(shè)置第一柱狀隔離物3和第二柱狀隔離物3，該柱狀隔離物的高度范圍為280微米，使第一第二網(wǎng)狀電極層和靜電紡絲纖維層之間形成間隙，借助空氣間隙的變化執(zhí)行柔性發(fā)電操作；在第一網(wǎng)狀電極層2-1和第二網(wǎng)狀電極層2-2外側(cè)還分別對應(yīng)設(shè)置有第一外部保護層1-1和第二外部保護層1-2，所所述第一與第二外部保護層由普通的棉線無紡布組成，第一和第二網(wǎng)狀電極層由銅絲制成，其中，網(wǎng)狀電極層的網(wǎng)孔大小范圍為300微米；

(3)將第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層連接在發(fā)光二極管(LED)上，達到智能指示的效果，由此制得具有防塵效果指示功能的防塵口罩。

實施例3：

(1)制備靜電紡絲纖維層：將6.0g聚醚酰亞胺溶解到由12.0g的N,N-二甲基甲酰胺和10.0g N-甲基吡咯烷酮組成的混合溶液中，攪拌直至形成均以透明的溶液。接著，將靜電紡絲溶液加入到注射器中，并將針頭與高壓電源相連，設(shè)置紡絲電壓為18kV，紡絲距離為18厘米，紡絲溶液流速1.4mL/h，所制得的靜電紡纖維的直徑為1200nm，經(jīng)1小時的紡絲后制得靜電紡絲纖維層，克重為8.2g/m²，基于電暈極化技術(shù)對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入；利用電暈極化手段對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入，所用極化電壓為-15kV；

(2)沿著靜電紡絲纖維層4兩側(cè)設(shè)置第一網(wǎng)狀電極層2-1和第二網(wǎng)狀電極層2-2，在靜電紡絲纖維層4和第一第二網(wǎng)狀電極層之間分別對應(yīng)設(shè)置第一柱狀隔離物3和第二柱狀隔離物3，該柱狀隔離物的高度范圍為500微米，使第一第二網(wǎng)狀電極層2-1，2-2和靜電紡絲纖維層4之間形成間隙，借助空氣間隙的變化執(zhí)行柔性發(fā)電操作；在第一網(wǎng)狀電極層2-1和第二網(wǎng)狀電極層2-2外側(cè)還分別對應(yīng)設(shè)置有第一外部保護層1-1和第二外部保護層1-2，所所述第一與第二外部保護層由普通的棉線無紡布組成，第一和第二網(wǎng)狀電極層由導電碳纖維制成，其中，網(wǎng)狀電極層的網(wǎng)孔大小范圍為500微米；

(3)將第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層連接在液晶顯示屏(LCD)上，達到智能指示的效果，由此制得具有防塵效果指示功能的防塵口罩。

實施例4：

(1)制備靜電紡絲纖維層：將0.8g聚丙烯腈溶解到9.4g的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，攪拌直至形成均以透明的溶液。接著，將靜電紡絲溶液加入到注射器中，并將針頭與高壓電源相連，設(shè)置紡絲電壓為10kV，紡絲距離為10厘米，紡絲溶液流速0.5mL/h，所制得的靜電紡纖維的直徑為100nm，經(jīng)1小時的紡絲后制得靜電紡絲纖維層，克重為0.1g/m²，基于電暈極化技術(shù)對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入；利用電暈極化手段對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入，所用極化電壓為25kV；

(2)沿著靜電紡絲纖維層4兩側(cè)設(shè)置第一網(wǎng)狀電極層2-1和第二網(wǎng)狀電極層2-2，在靜電紡絲纖維層4和第一第二網(wǎng)狀電極層之間分別對應(yīng)設(shè)置第一柱狀隔離物和第二柱狀隔離物，該柱狀隔離物的高度范圍為100微米，使第一第二網(wǎng)狀電極層和靜電紡絲纖維層4之間形成間隙，借助空氣間隙的變化執(zhí)行柔性發(fā)電操作；在第一網(wǎng)狀電極層2-1和第二網(wǎng)狀電極層2-2外側(cè)還分別對應(yīng)設(shè)置有第一外部保護層1-1和第二外部保護層1-2，所所述第一與第二外部保護層1-1，1-2由丙綸無紡布組成，第一和第二網(wǎng)狀電極層2-1，2-2由銀絲制成，其中，網(wǎng)狀電極層的網(wǎng)孔大小范圍為10微米；

(3)將第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層連接在液晶顯示屏(LCD)上，達到智能指示的效果，由此制得具有防塵效果指示功能的防塵口罩。

實施例5：

(1)制備靜電紡絲纖維層：將3.0g偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物溶解到由3.6g N,N-二甲基甲酰胺和8.4g丙酮組成的混合溶液中，攪拌直至形成均以透明的溶液。接著，將靜電紡絲溶液加入到注射器中，并將針頭與高壓電源相連，設(shè)置紡絲電壓為30kV，紡絲距離為30厘米，紡絲溶液流速3.5mL/h，所制得的靜電紡纖維的直徑為1500nm，經(jīng)1小時的紡絲后制得靜電紡絲纖維層，克重為12g/m²，基于電暈極化技術(shù)對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入；利用電暈極化手段對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入，所用極化電壓為15kV；

(2)沿著靜電紡絲纖維層4兩側(cè)設(shè)置第一網(wǎng)狀電極層2-1和第二網(wǎng)狀電極層2-2，在靜電紡絲纖維層4和第一第二網(wǎng)狀電極層之間分別對應(yīng)設(shè)置第一柱狀隔離物3和第二柱狀隔離物3，該柱狀隔離物的高度范圍為280微米，使第一第二網(wǎng)狀電極層和靜電紡絲纖維層4之間形成間隙，借助空氣間隙的變化執(zhí)行柔性發(fā)電操作；在第一網(wǎng)狀電極層2-1和第二網(wǎng)狀電極層2-2外側(cè)還分別對應(yīng)設(shè)置有第一外部保護層1-1和第二外部保護層1-2，所所述第一與第二外部保護層由粘膠纖維無紡布組成，第一和第二網(wǎng)狀電極層由銅絲制成，其中，網(wǎng)狀電極層的網(wǎng)孔大小范圍為300微米；

(3)將第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層連接在液晶顯示屏(LCD)上，達到智能指示的效果，由此制得具有防塵效果指示功能的防塵口罩。

實施例6：

(1)制備靜電紡絲纖維層：將6.0g聚醚酰亞胺溶解到由12.0g的N,N-二甲基甲酰胺和10.0g N-甲基吡咯烷酮組成的混合溶液中，攪拌直至形成均以透明的溶液。接著，將靜電紡絲溶液加入到注射器中，并將針頭與高壓電源相連，設(shè)置紡絲電壓為20kV，紡絲距離為25厘米，紡絲溶液流速2.5mL/h，所制得的靜電紡纖維的直徑為850nm，經(jīng)1小時的紡絲后制得靜電紡絲纖維層，所得靜電紡絲纖維層的克重為10.5g/m²；基于電暈極化技術(shù)對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入；利用電暈極化手段對所制得的靜電紡絲纖維層進行靜電荷注入，所用極化電壓為5kV；

(2)沿著靜電紡絲纖維層4兩側(cè)設(shè)置第一網(wǎng)狀電極層2-1和第二網(wǎng)狀電極層2-2，在靜電紡絲纖維層4和第一第二網(wǎng)狀電極層之間分別對應(yīng)設(shè)置第一柱狀隔離物3和第二柱狀隔離物3，該柱狀隔離物的高度范圍為500微米，使第一第二網(wǎng)狀電極層2-1，2-2和靜電紡絲纖維層4之間形成間隙，借助空氣間隙的變化執(zhí)行柔性發(fā)電操作；在第一網(wǎng)狀電極層2-1和第二網(wǎng)狀電極層2-2外側(cè)還分別對應(yīng)設(shè)置有第一外部保護層1-1和第二外部保護層1-2，所所述第一與第二外部保護層由丙綸無紡布組成，第一和第二網(wǎng)狀電極層由鋁纖維制成，其中，網(wǎng)狀電極層的網(wǎng)孔大小范圍為500微米；

(3)將第一網(wǎng)狀電極層和第二網(wǎng)狀電極層連接在發(fā)光二極管(LED)上，達到智能指示的效果，由此制得具有防塵效果指示功能的防塵口罩。

圖2a-圖4b展示了不同的靜電紡絲纖維在掃描電鏡下的表面形貌和不克重下的過濾效率和壓降，具體如下：

圖2a展示了將3.0g偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物溶解到由3.6g N,N-二甲基甲酰胺和8.4g丙酮組成的混合溶液中制備出的靜電紡絲纖維層在掃描電鏡下的表面形貌；圖2b展示了這種靜電紡絲纖維層在同克重情況下的過濾效率和壓降，當克重為2.5g/m²時其對0.3微米NaCl氣溶膠過濾效率為99.2％，此時壓降僅為97Pa。

圖3a展示了將3.0g偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物溶解到由3.6gN,N-二甲基甲酰胺和8.4g丙酮組成的混合溶液中制備出的靜電紡絲纖維層在掃描電鏡下的表面形貌；圖3b展示了這種靜電紡絲纖維層在同克重情況下的過濾效率和壓降，當克重為6.6g/m²時其對0.3微米NaCl氣溶膠過濾效率為95％，此時壓降僅為70Pa。

圖4a展示了將6.0g聚醚酰亞胺溶解到由12.0g的N,N-二甲基甲酰胺和10.0gN-甲基吡咯烷酮組成的混合溶液中制備出的靜電紡絲纖維層在掃描電鏡下的表面形貌；圖4b展示了這種靜電紡絲纖維層在同克重情況下的過濾效率和壓降，當克重為10.5g/m²時其對0.3微米NaCl氣溶膠過濾效率為97.8％，此時壓降僅為29Pa。

由此可見，通過本實用新型的具有防塵效果指示功能的防塵口罩及其制備方法，聯(lián)合靜電紡絲纖維層中納米纖維的物理阻隔作用以及靜電紡絲纖維層中靜電荷的靜電吸附作用對霧霾污染物進行過濾，能夠有效地提升過濾效率的同時也能保持較低的壓降，本實用新型中的防塵口罩設(shè)計精巧、成本低廉、適合大規(guī)模生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。