Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O creștere a numărului de sub-discuri indică o creștere proporțională a productivității. (C) Masti de fata si filtre de masca fabricate cu nanofibre produse in masa (inserare). Credit: Profesorul Do Hyun Kim, KAIST

KAIST Cercetătorii au dezvoltat o nouă tehnică de producție a nanofibrelor numită „centrifugal multispinning” care va deschide ușa către producția de masă sigură și rentabilă a nanofibrelor polimerice de înaltă performanță. Această nouă tehnică, care a arătat până la o rată de producție de nanofibre de 300 de ori mai mare pe oră decât cea a metodei convenționale de electrospinning, are multe aplicații potențiale, inclusiv dezvoltarea filtrelor pentru mască de față pentru a proteja împotriva coronavirusului.

Nanofibrele produc filtre bune pentru masca de fata, deoarece interactiunile lor mecanice cu particulele de aerosoli le ofera o capacitate mai mare de a captura mai mult de 90% din particulele nocive, cum ar fi praful fin si picaturile care contin virus.

Impactul COVID-19 pandemia a accelerat și mai mult cererea în creștere din ultimii ani pentru un tip mai bun de mască de față. Un filtru de mască pe bază de nanofibre polimerice care poate bloca mai eficient particulele dăunătoare a fost, de asemenea, la o cerere mai mare pe măsură ce pandemia continuă.

„Electrospinning” a fost un proces obișnuit utilizat pentru a prepara nanofibre polimerice fine și uniforme, dar în ceea ce privește siguranța, rentabilitatea și producția în masă, are unele dezavantaje. Metoda electrospinning necesită un câmp electric de înaltă tensiune și o țintă conductivă electric, ceea ce împiedică producția sigură și rentabilă de nanofibre polimerice.

Ca răspuns la acest neajuns, „filarea centrifugă” care folosește forța centrifugă în locul tensiunii ridicate pentru a produce nanofibre de polimer a fost sugerată ca o alternativă mai sigură și mai rentabilă la filarea electrică. Scalarea ușoară este un alt avantaj, deoarece această tehnologie necesită doar un filator rotativ și un colector.

Cu toate acestea, din moment ce tehnologia de rotație bazată pe forța centrifugă existentă utilizează doar un singur rotator rotativ, productivitatea este limitată și nu mult mai mare decât cea a unor tehnologii avansate de electrospinning, cum ar fi „electrospinning cu mai multe duze” și „electrificare fără nas”. Această problemă persistă chiar și pe măsură ce crește dimensiunea filatoarelor.

Inspirată de aceste constrângeri, o echipă de cercetători condusă de profesorul Do Hyun Kim de la Departamentul de Inginerie Chimică și Biomoleculară de la KAIST a dezvoltat un filator centrifug multispinning produs în serie, împărțind un filator rotativ în trei sub-discuri. Acest studiu a fost publicat ca articol de copertă pentru ACS Macro Letters, volumul 10, numărul 3, în martie 2021.

ACS Macro Letters martie 2021 Copertă

Cercetătorii KAIST au dezvoltat o nouă tehnică de producție a nanofibrelor numită „multispinning centrifugal” care va deschide ușa către producția de masă sigură și rentabilă a nanofibrelor polimerice de înaltă performanță. Această nouă tehnică, care a arătat până la o rată de producție de nanofibre de 300 de ori mai mare pe oră decât cea a metodei convenționale de electrospinning, are multe aplicații potențiale, inclusiv dezvoltarea filtrelor pentru mască de față pentru a proteja împotriva coronavirusului. Credit: Profesorul Do Hyun Kim, KAIST

Folosind acest nou centrifug centrifug multispinning cu trei sub-discuri, autorul principal Byeong Eun Kwak și alți cercetători Hyo Jeong Yoo și Eungjun Lee au demonstrat producția la scară gram a diferitelor nanofibre polimerice cu o rată de ieșire maximă de până la 25 de grame pe oră , care este de aproximativ 300 de ori mai mare decât cel al sistemului convențional de electrospinning. Rata de producție de până la 25 de grame de nanofibre de polimer pe oră corespunde vitezei de producție de aproximativ 30 de filtre de măști faciale pe zi într-un sistem de producție la scară de laborator.

Prin integrarea nanofibrelor de polimeri produse în masă sub forma unui filtru de mască, cercetătorii au reușit să creeze măști de față care au performanțe de filtrare comparabile cu măștile de față KF80 și KF94 disponibile în prezent pe piața coreeană. Măștile KF80 și KF94 au fost aprobate de Ministerul Coreean pentru Siguranța Alimentelor și Medicamente pentru a filtra cel puțin 80% și, respectiv, 94% din particulele nocive.

„Atunci când sistemul nostru este scalat de la scara de laborator la o scară industrială, va deveni posibilă producția la scară largă de nanofibre polimerice centrifuge multispun și costul filtrelor de mască de față pe bază de nanofibre va fi redus dramatic”, a explicat Kwak.

Referință: „Producție multicentrifugă la scară largă de nanofibre micro și polimerice pentru aplicarea filtrelor de mască cu potențial de fibre de fibre mixte multicomponente” de Byeong Eun Kwak, Hyo Jeong Yoo, Eungjun Lee și Do Hyun Kim, 17 februarie 2021 , Macro litere ACS.
DOI: 10.1021 / acsmacrolett.0c00829

Această lucrare a fost susținută de Programul de cercetare a singularității globale finanțat de KAIST pentru 2020.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.