Uusi maskitekniikka tasapainottaa tehokkaasti suojan ja mukavuuden

Uusi maskitekniikka tasapainottaa tehokkaasti suojan ja mukavuuden

Covid-19-pandemia on lisännyt yleisön tietoisuutta maskin käytön merkityksestä henkilönsuojaimissa. Kuitenkin, kun maskikankaiden silmäkoko on riittävän pieni sieppaamaan viruksia, jotka ovat yleensä noin sadan nanometrin kokoisia, kangas yleensä rajoittaa myös ilman virtausta, mikä johtaa käyttäjän valitukseen. Mutta nyt japanilaiset tutkijat ovat löytäneet tavan välttää tämä.

Tässä kuussa vuonna julkaistussa tutkimuksessaMateriaalit edistyvätEsittääTokion yliopiston teollisuustieteiden instituutin tutkijat ovat voittanut tämän pullonkaulan ja kehittäneet suodattimen, joka voi siepata nanopartikkeleita, kuten viruksia, rajoittamatta vakavasti ilmavirtausta. He saavuttivat tämän saavutuksen suunnittelemalla huolellisesti suodattimen huokosrakenteen.

Suodatin koostuu nanolevyistä, jotka muodostuvat järjestetystä porfyriineistä koostuvasta verkostosta, jotka ovat litteitä, renkaan muotoisia molekyylejä, joissa on keskellä oleva reikä. Porfyriinimolekyylien pienet reiät sopivat mahdollistamaan pienten kaasumolekyylien helpon kulkemisen ilmassa samalla kun ne estävät suurempien hiukkasten, kuten virusten, liikkeen. Nanoarkit tuetaan sitten nanokuitumodifioidulle kankaalle, joka sisältää useiden satojen nanometrien huokoset suodattimen muodostamiseksi.

Porfyriinipohjaiset nanolevyt rakennetaan rajapintareaktioilla, joita ohjaavat reagenssien liikkeet, jotka aiheutuvat pintajännitysgradientista ilma-liuotinrajapinnassa, nimeltään Marangoni-ilmiö. Nanoarkit puristetaan sitten käyttämällä postimerkkimenetelmää ja päällystetään nanokuitumuunnetulla kankaalla. "

Kazuyuki Ishii, vanhempi kirjailija

Tiimi testasi suodattimensa käyttämällä N95-kasvonaamarien standarditestausta. Hiukkasten suodatustestien tulokset osoittivat, että suodatin vangitsi tehokkaasti viruksiakin pieniä hiukkasia. Suodatin saavutti 96 %:n hiukkassuodatustehokkuuden, mikä ylitti N95-kasvonaamion 95 % vaatimuksen.

"Porfyriinipohjainen suodattimemme keräsi nanohiukkasia, joiden halkaisija oli vain sata nanometriä", Kazuyuki Ishii Kazuyuki selittää. "Tärkeää on, että suodatin osoitti myös minimaalista paine-eron laskua kaasuvirtausmittausten aikana. Tämä osoittaa, että suodatin pystyy vangitsemaan hiukkasia niinkin vähän kuin viruksia rajoittamatta tuskin ilmavirtausta."

Tiimin lähestymistapa, johon kuuluu huokoisten nanoarkkien päällystäminen nanokuiduille, on lupaava tarjota materiaaleja, jotka pystyvät suodattamaan tehokkaasti pieniä hiukkasia, kuten viruksia, säilyttäen samalla ilmavirran, mikä varmistaa sekä käyttömukavuuden että suojan.

Lähteet: