Suche
Mein Konto
تقنية القناع الجديد توازن بشكل فعال بين الحماية والراحة
أدت جائحة كوفيد-19 إلى زيادة الوعي العام بأهمية استخدام الأقنعة للحماية الشخصية. ومع ذلك، عندما يكون حجم شبكة أقمشة القناع صغيرًا بما يكفي لالتقاط الفيروسات، والتي يبلغ حجمها عادةً حوالي مائة نانومتر، فإن القماش عادةً ما يقيد أيضًا تدفق الهواء، مما يؤدي إلى شكوى المستخدم. لكن الآن وجد باحثون من اليابان طريقة لتجنب ذلك. وفي دراسة نشرت هذا الشهر في مجلة Materials Advances، تمكن باحثون من معهد العلوم الصناعية بجامعة طوكيو من التغلب على هذا الاختناق وقاموا بتطوير مرشح يمكنه التقاط الجسيمات النانوية مثل الفيروسات دون التأثير على تدفق الهواء.
تقنية القناع الجديد توازن بشكل فعال بين الحماية والراحة
أدت جائحة كوفيد-19 إلى زيادة الوعي العام بأهمية استخدام الأقنعة للحماية الشخصية. ومع ذلك، عندما يكون حجم شبكة أقمشة القناع صغيرًا بما يكفي لالتقاط الفيروسات، والتي يبلغ حجمها عادةً حوالي مائة نانومتر، فإن القماش عادةً ما يقيد أيضًا تدفق الهواء، مما يؤدي إلى شكوى المستخدم. لكن الآن وجد باحثون من اليابان طريقة لتجنب ذلك.
وفي دراسة نشرت هذا الشهر فيتتقدم الموادحاضروقد تغلب الباحثون في معهد العلوم الصناعية بجامعة طوكيو على هذا الاختناق وطوروا مرشحًا يمكنه التقاط الجسيمات النانوية مثل الفيروسات دون تقييد تدفق الهواء بشدة. لقد حققوا هذا الإنجاز من خلال التصميم الدقيق لبنية المسام في الفلتر.
يتكون المرشح من صفائح نانوية تتكون من شبكة مرتبة مكونة من البورفيرينات، وهي جزيئات مسطحة على شكل حلقة مع ثقب مركزي. تعتبر الثقوب الصغيرة الموجودة في جزيئات البورفيرين مناسبة للسماح بالمرور السهل لجزيئات الغاز الصغيرة في الهواء مع منع حركة الجزيئات الأكبر حجمًا مثل الفيروسات. يتم بعد ذلك دعم الأوراق النانوية على نسيج مُعدل بألياف النانو يحتوي على مسام يبلغ طولها عدة مئات من النانومترات لتشكيل المرشح.
يتم إنشاء الصفائح النانوية القائمة على البورفيرين من خلال تفاعلات بينية مدفوعة بحركة المواد المتفاعلة الناتجة عن تدرج التوتر السطحي في السطح البيني للمذيبات الهوائية، والذي يسمى تأثير مارانجوني. يتم بعد ذلك ضغط الأوراق النانوية باستخدام طريقة الطوابع البريدية وتغليفها بنسيج معدل من ألياف النانو. "
كازويوكي إيشي، مؤلف كبير
اختبر الفريق الفلتر باستخدام الإجراء القياسي لاختبار أقنعة الوجه N95. وأظهرت نتائج اختبارات ترشيح الجسيمات أن الفلتر يحجز بشكل فعال جزيئات صغيرة مثل الفيروسات. حقق الفلتر كفاءة ترشيح للجسيمات بنسبة 96%، وهو ما يتجاوز متطلبات 95% لقناع الوجه N95.
يوضح كازويوكي إيشي كازويوكي: "لقد جمع مرشحنا المعتمد على البورفيرين جسيمات نانوية يبلغ قطرها مائة نانومتر فقط". "الأهم من ذلك، أن الفلتر أظهر أيضًا انخفاضًا طفيفًا في الضغط التفاضلي أثناء قياسات تدفق الغاز. وهذا يدل على أن الفلتر قادر على احتجاز جزيئات منخفضة مثل الفيروسات، مع تقييد تدفق الهواء بالكاد."
يُظهر نهج الفريق، والذي يتضمن طلاء صفائح نانوية مسامية على ألياف نانوية، نتائج واعدة في توفير مواد قادرة على تصفية الجزيئات الصغيرة بشكل فعال مثل الفيروسات مع الحفاظ على تدفق الهواء لضمان راحة المستخدم وحمايته.
مصادر:
كوراموتشي، Y.، وآخرون. (2025). تهجين الأقمشة المعدلة بالألياف النانوية مع صفائح نانوية قائمة على البورفيرين لالتقاط الجسيمات النانوية. تقدم المواد. doi.org/10.1039/d5ma00058k.