معرفی پایان دوران ماسک های خفه کننده نسل جدید فیلترها
به گزارش نئوپدیا، محققان ژاپنی موفق به طراحی فیلتری نوین برای ماسک ها شده اند که می تواند ذرات بسیار ریز همچون ویروس ها را با کارآمدی بالا جذب نماید، بدون آن که تنفس کاربر را دشوار سازد.
به گزارش نئوپدیا به نقل از ستاد نانو، با افزایش اهمیت استفاده از ماسک در دوران همه گیری کووید-۱۹، مبحث تعادل میان حفاظت و راحتی همواره چالشی جدی بوده است. در حالیکه ماسک هایی با منافذ بسیار ریز می توانند ویروس هایی با اندازه حدود ۱۰۰ نانومتر را به خوبی جذب کنند، این دقت بالا اغلب به قیمت کاهش جریان هوا و ایجاد احساس ناراحتی برای کاربر تمام می شود. اما حالا محققان مؤسسه علوم صنعتی دانشگاه توکیو (Institute of Industrial Science، The University of Tokyo) موفق شده اند با روشی نوین این مشکل را رفع کنند.
نتایج مطالعه ای که اخیرا در نشریه Materials Advances انتشار یافته است، از ساخت فیلترهایی خبر می دهد که قادرند نانوذراتی در ابعاد ویروس را به دام اندازند، در حالیکه محدودیت جریان هوا را به حداقل می رسانند. این فیلتر از نانولایه هایی تشکیل شده که ساختاری منظم از مولکول های پورفیرین دارند؛ مولکول هایی تخت و حلقه ای شکل با یک حفره مرکزی.
در این فناوری نوین، منافذ ریز موجود در مولکول های پورفیرین به اندازه ای هستند که عبور مولکول های کوچک گاز موجود در هوا را ممکن می سازند، اما از عبور ذرات بزرگ تر مانند ویروس ها جلوگیری می کنند. این نانولایه ها سپس بر روی پارچه ای که با نانوالیاف تقویت شده و دارای منافذی در حدود چند صد نانومتر است، قرار می گیرند تا فیلتر نهائی را تشکیل دهند.
به گفته دکتر کازویوکی ایشی (Kazuyuki Ishii)، نویسنده ارشد این تحقیق، «نانوورقه های مبتنی بر پورفیرین از راه واکنش های بین سطحی که با حرکت واکنش دهنده ها در اثر گرادیان کشش سطحی در مرز هوا و حلال شکل می گیرد، ساخته می شوند. این پدیده بعنوان اثر مارانگونی (Marangoni Effect) شناخته می شود.»
پس از تولید نانولایه ها، آنها به شکل فشرده بر روی پارچه ی نانوالیاف دار، با استفاده از روشی معروف به روش مهر (Stamp Method) پوشش داده می شوند.
این تیم پژوهشی برای آزمایش کارآمدی این فیلتر، از روش استاندارد ارزیابی ماسک های N۹۵ بهره برده است. نتایج آزمایش ها نشان داد که این فیلتر توانسته ذراتی به کوچکی ۱۰۰ نانومتر را به صورت مؤثری جذب نماید. کارآمدی فیلتراسیون ذرات در این نمونه به ۹۶ درصد رسید که بالاتر از حداقل استاندارد ۹۵ درصدی ماسک های N۹۵ است.
ایشی در اینباره توضیح داد: «فیلتر ما بر پایه پورفیرین توانست نانوذراتی به کوچکی صد نانومتر را جذب نماید. نکته مهم اینست که در آزمایش های جریان گاز، افت فشار بسیار ناچیز بود. این یعنی فیلتر می تواند ذراتی به اندازه ویروس ها را جذب نماید، بدون این که جریان هوا را بشکل محسوس محدود سازد.»
رویکرد نوآورانه این تیم تحقیقاتی، که مبتنی بر پوشش نانولایه های متخلخل بر روی نانوالیاف است، چشم انداز امیدوارکننده ای را برای توسعه فیلترهایی با کارآمدی بالا و راحتی بیشتر برای مصرف کننده فراهم می آورد. این موفقیت می تواند گامی بزرگ در راه طراحی نسل جدید ماسک ها، بخصوص جهت استفاده بلند مدت و در محیط های حساس مانند بیمارستان ها و مکانهای عمومی، باشد. منبع این تحقیق، مؤسسه علوم صنعتی دانشگاه توکیو اعلام نموده که این فناوری می تواند در آینده نزدیک به تجاری سازی برسد و به طور گسترده در تولید ماسک های محافظتی به کار رود.
منبع: نئوپدیا
این مطلب نئوپدیا را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب