Flerlags nanofiber ansigtsmaske hjælper med at bekæmpe forurening

Forskere ved Hong Kong Polytechnic University har udviklet en banebrydende filterteknologi, der beskytter mod de fineste forurenende stoffer i luften.

Uklarhed består normalt af forurenende stoffer i form af små suspenderede partikler eller fine tåger/dråber, der udsendes fra køretøjer, kulfyrende kraftværker og fabrikker. Fortsat eksponering øger risikoen for at udvikle luftvejsproblemer, hjertesygdomme og lungekræft. Kan vi undgå den usunde luft?

En simpel ansigtsmaske, der kan blokere suspenderede partikler, er udviklet af forskere fra Institut for Maskinteknik ved Hong Kong Polytechnic University (PolyU). Projektet ledes af professor Wallace Woon-Fong Leung, en kendt filtreringsekspert, der har brugt sin karriere på at forstå disse usynlige mordere.

I Hong Kong, suspenderede partikler PM 10 og PM 2.5 overvåges. PM 10 refererer til partikler, der er 10 mikron (eller mikrometer) i størrelse eller mindre, hvorimod PM 2,5 måler 2,5 mikron eller mindre. I spidsen for bekæmpelse af luftforurening, Professor Leung sigter mod ultrafine forurenende stoffer, som endnu er blevet opfanget af luftkvalitetsmonitorer - partikler, der måler 1 mikron eller derunder, som han opfattede som en vigtigere trussel mod menneskers sundhed.

"Efter min mening, nano-aerosoler (kolloid af fine faste partikler eller flydende dråber på sub-mikron til nano-størrelser), såsom diesel emissioner, er de mest dødelige af tre grunde. Først, de er i deres overflod efter antal suspenderet i luften. Sekund, de er for små til at blive filtreret fra ved hjælp af nuværende teknologier. Tredje, de kan let passere gennem vores lunger og arbejde sig ind i vores åndedrætssystemer, og efterfølgende vores vaskulære, nerve- og lymfesystemer, gør den værste form for skade."

Imidlertid, det ville være svært at trække vejret gennem masken, hvis det var nødvendigt at blokere nano-aerosoler. For at lave et effektivt filter, der er meget åndbart, et nyt filter, der giver høj filtreringseffektivitet, men alligevel lav luftmodstand (eller lavt trykfald) er påkrævet.

Ifølge professor Leung, forurenende partikler kommer ind i vores krop på to måder - ved at luftstrømmen bærer dem og ved diffusion af disse små partikler. Da partiklerne opfanges af maskens fibre, de filtreres fra, før de når vores lunger.

Fibre fra naturlige eller syntetiske materialer kan fremstilles til nanofibre omkring 1/500 af hårets diameter (ca. 0,1 mm) gennem nanoteknologier. Mens nanofibre øger overfladearealet til aflytning af nano-aerosol, de får også større luftmodstand. Professor Leungs nye innovation sigter mod at opdele den optimale mængde nanofibre i flere lag adskilt af et gennemtrængeligt rum, giver masser af plads til luft at passere igennem.

En konventionel ansigtsmaske kan kun blokere omkring 25% af 0,3 mikron nano-aerosoler under standardtestbetingelser. Professor Leung sagde:"Flerlags nanofibermaske kan blokere mindst 80% af suspenderede nano-aerosoler, selv dem, der er mindre end 0,3 mikron. I mellemtiden, brugeren kan trække vejret lige så behageligt som at bære en konventionel ansigtsmaske, gør den fremragende til enhver udendørs lejlighed. En anden mulighed er at give en nanofibermaske, der har samme opfangningseffektivitet som konventionel ansigtsmaske, alligevel er den mindst flere gange mere åndbar, hvilket ville være egnet til arbejdsgruppen. "

Den nye filtreringsteknologi er blevet anerkendt godt. For nylig, Professor Leung og hans team vandt en guldmedalje og en særlig meritpris fra Rumæniens ministerium for national uddannelse ved den 42. internationale udstilling for opfindelser i Genève, der blev afholdt i Schweiz.

Hvis gennembruddet vendes til tætsiddende kirurgiske masker, de er lige så effektive mod bakterier og vira, hvis størrelser er under 1 mikron. "I fremtiden, læger i frontlinjen kan have en stærkere beskyttelse mod dødelige bakterier og vira, " tilføjede professor Leung.

Ud over, en ny gasrensende teknologi er under udvikling til at omdanne skadelige forurenende gasser, såsom NOx og flygtig organisk forbindelse, til harmløse stoffer, herunder syrer, kuldioxid og vanddamp.

Går ud over personlig beskyttelse, filtrerings- og rensningsteknologierne, når de kombineres, kan også rense luften i bygninger og forbedre indendørs luftkvalitet. Professor Leung sagde, at de kunne lave luftrensende filtre, der nemt kan monteres i gamle og nye bygninger, uden ekstra bærende strukturer eller ekstra omkostninger. Derfor, potentialet er ubegrænset; luftrensende filtre kan også installeres i flyvemaskinernes kabiner, køretøjer, tog og skibe. Sådan en praktisk løsning kan være fremtidens måde for "renere og sundere" luft.