Med innovative nanofibermembraner, stofmaskers effektivitet går op til 99%

Stofmaskerne, som mange dyrker i disse dage, giver en vis beskyttelse mod COVID-19. Imidlertid, de giver typisk meget mindre end de professionelle N95-masker, der bruges af sundhedspersonale.

Det kan snart ændre sig. For nylig, studerende fra BYU's College of Engineering gik sammen med Nanos Foundation for at udvikle en nanofibermembran, der kan klemmes mellem kludstykkerne i en hjemmelavet maske.

Mens dagens typiske stofmaske kan blokere færre end 50 % af viruspartiklerne, membranen - som kan laves ved hjælp af enkle, billige materialer - vil være i stand til at blokere 90 til 99% af partiklerne, øge effektiviteten og samtidig bevare åndbarheden.

Membranerne er lavet gennem en proces kaldet "elektrospinning, " som involverer opløsning af en polymerplast i en opløsning og derefter at bruge en elektrisk strøm til at flytte en dråbe af polymeren nedad gennem en nål. Når dråben accelererer, det strækker sig til en meget lille fiber, der bevarer en statisk ladning.

"De nanofibre lander tilfældigt på en opsamler for at skabe en slags non-woven mesh, " sagde Katie Varela, en BYU maskiningeniør senior på projektteamet.

Den resterende ladning i fibrene er gavnlig, hun forklarede, fordi viruspartikler også har en statisk ladning. "Når de kommer tæt på din maske, de vil blive statisk tiltrukket af masken og vil ikke være i stand til at gå igennem den, og så forhindrer det dig i at indånde vira."

Ud over den dramatiske forbedring i effektivitet, en anden vigtig fordel ved nanofibermaskerne er, at i modsætning til traditionelle N95-masker, som har ry for at være varme og indelukkede, de tillader cirkulation af (filtreret) luft, vand og varme.

"Ikke kun er det svært at finde en N95-maske i disse dage, men den bedste maske er ubrugelig, hvis du ikke vil bære den, " sagde Will Vahle, direktør hos Nanos Foundation. "Vores nanofibermembraner er seks gange nemmere at ånde igennem end eksisterende N95-masker, gør dem køligere, tørrere, og mere behageligt."

Gruppen planlægger at gøre instruktionerne til at skabe membranerne til open source. De håber, at non-profit organisationer vil bruge instruktionerne til at oprette lokale websteder, hvor folk kan medbringe deres masker for at blive udstyret med en membran. De håber også, at andre ingeniører vil bruge deres arbejde som et springbræt til at producere mere effektive filtre.

"Vi havde vores egen proprietære nanofiberproduktionsproces, " sagde Vahle om projektets oprindelse, "men vi indså, Hej, vi har en vis ekspertise i det her - hvorfor tager vi det ikke sammen og udgiver en version, som alle kan gøre?"

Da Vahle og hans kolleger henvendte sig til BYU for at samarbejde om projektet, BYU "hoppede på muligheden, " sagde Vahle. Ud over at yde finansiering og faciliteter, universitetet forbandt virksomheden med "fantastiske studerende, som virkelig har demonstreret en utrolig arbejdsmoral og et drive til at hjælpe mennesker i nød."

At bruge banebrydende videnskab til at få en øjeblikkelig positiv effekt har også været meget værdifuldt for BYU-studerende på projektet.

"Denne oplevelse gør tingene meget virkelige, " sagde Varela. "Jeg er virkelig glad for, at jeg er i stand til at hjælpe med denne kamp mod COVID-19 for at hjælpe mennesker over hele verden og i mit samfund."