Автор AZoNano Май 19 2021

Фильтр, сделанный из полимерных нанонитей, выдувал из воды три вида коммерческих масок, улавливая 99,9% аэрозолей коронавируса в эксперименте.

«Наша работа является первым исследованием с использованием аэрозолей коронавируса для оценки эффективности фильтрации лицевых масок и воздушных фильтров», – сказал автор-корреспондент Юнь Шен, доцент кафедры химической и экологической инженерии Калифорнийского университета в Риверсайде. «В предыдущих исследованиях использовались суррогаты физиологического раствора, полистирольные шарики и бактериофаги – группа вирусов, инфицирующих бактерии».

В исследовании, проведенном инженерами из Калифорнийского университета в Риверсайде и Университета Джорджа Вашингтона, сравнивалась эффективность хирургических и хлопковых масок, шейных гетр и мембран из электропряденого нановолокна при удалении аэрозолей коронавируса и предотвращении его передачи по воздуху. Хлопковая маска и шейные гетры удалили только около 45–73% аэрозолей. Хирургическая маска сработала намного лучше, удалив 98% аэрозолей коронавируса. Но фильтр из нановолокна удалил почти все аэрозоли коронавируса.

Всемирная организация здравоохранения и Центры по контролю за заболеваниями признали аэрозоли в качестве основного механизма передачи вируса COVID-19. Аэрозоли – это крошечные частицы воды или другого вещества, которые могут оставаться взвешенными в воздухе в течение длительных периодов времени и достаточно малы, чтобы проникнуть в дыхательную систему.

Люди выпускают аэрозоли всякий раз, когда они дышат, кашляют, разговаривают, кричат ​​или поют. Если они заражены COVID-19, эти аэрозоли также могут содержать вирус. Вдыхание достаточного количества аэрозолей, содержащих коронавирус, может вызвать заболевание. Усилия по сдерживанию распространения COVID-19 в виде аэрозолей сосредоточены на минимизации индивидуального воздействия и уменьшении общего количества аэрозолей в окружающей среде путем призывания людей носить маски и улучшения систем вентиляции и фильтрации воздуха в помещении.

Изучение нового заразного вируса опасно и проводится в лабораториях с наивысшим рейтингом биобезопасности, что встречается относительно редко. На сегодняшний день во всех исследованиях эффективности масок или фильтров во время пандемии использовались другие материалы, которые, как считается, имитируют размер и поведение аэрозолей коронавируса. Новое исследование улучшило это за счет тестирования как аэрозольного солевого раствора, так и аэрозоля, который содержал коронавирус из того же семейства, что и вирус, вызывающий COVID-19, но поражающий только мышей.

Шен и его коллега из Университета Джорджа Вашингтона Данмен Шуай создали фильтр из нановолокна, направив высокое электрическое напряжение через каплю жидкого поливинилиденфторида, чтобы прядить нити диаметром около 300 нанометров – примерно в 167 раз тоньше человеческого волоса. В результате на поверхности нановолокна образовались поры диаметром всего пару микрометров, что помогло им улавливать 99,9% аэрозолей коронавируса.

Технология производства, известная как электропрядение, является рентабельной и может использоваться для массового производства фильтров из нановолокна для средств индивидуальной защиты и систем фильтрации воздуха. Электропрядение также оставляет на нановолокнах электростатический заряд, который увеличивает их способность улавливать аэрозоли, а их высокая пористость облегчает дыхание при использовании фильтров из нановолокон с электропрядением.

«Электропрядение может улучшить дизайн и производство лицевых масок и воздушных фильтров», – сказал Шен. «Разработка новых масок и воздушных фильтров методом электроспиннинга является многообещающей из-за его высокой эффективности фильтрации, экономической целесообразности и масштабируемости, а также может удовлетворить потребности в масках и воздушных фильтрах на месте».

Статья «Разработка электропряденых нановолоконных фильтров для контроля аэрозолей коронавируса» опубликована в Environmental Science & Technology Letters . Среди других авторов – Хунчен Шен, Чжэ Чжоу, Хайхуань Ван, Мэнъян Чжан, Минхао Хан и Дэвид П. Дуркин. Эта работа финансируется Национальным научным фондом.

Источник: https://www.ucr.edu/