Nanofiber ansigtsmasker forbedrer filtreringseffektiviteten, skal udskiftes oftere

Siden dets udbrud, COVID-19-virussen har inficeret mere end 207,7 millioner mennesker verden over og har krævet mere end 4,3 millioner liv, ifølge Verdenssundhedsorganisationens coronavirus-dashboard pr. 17. august.

Imidlertid, mange medicinske fagfolk tilskriver ansigtsmaskernes følgerolle i at bremse spredningen af ​​virussen og beskytte menneskers sundhed.

Innovationer for at forbedre maskens effektivitet, med stigende fokus på nanofiberfremstilling, har resulteret i højere filtreringseffektivitet, større komfort, og lettere åndedrætsevne. Imidlertid, virkningerne af mikrovandsdråber på integriteten af ​​nanofibre er relativt uklare.

I Fysik af væsker , forskere fra Southern University of Science and Technology i Shenzhen, Kina, undersøge disse tvetydigheder gennem en visualisering af nanofibre, der interagerer med vandaerosoleksponering.

"Da COVID-19 ramte første gang, ansigtsmasker var en ekstrem mangelvare overalt, og folk fandt på alle mulige måder at 'forynge' brugte ansigtsmasker på. Det var ligesom en kokkekonkurrence, med kogning, dampende, grillning, og endda rygning involveret, " sagde medforfatter Boyang Yu. "Vores intuition fortalte os, at dette ikke kan være rigtigt. Vi er nødt til at se nærmere på det og se, hvad der præcist skete med nanofibrene.«

Yu og hans kolleger brugte højhastighedsmikroskopiske videoer til systematisk at visualisere udviklingen af ​​nanofibre lavet af polymerer med forskellige kontaktvinkler, diametre, og maskestørrelser under eksponering for vandaerosol.

"At filme nanofibre er som at tage portrætter af babyer, " sagde Yu. "De kan ikke lide at blive på plads til kameraet. Dette skyldes, at nanofibre er meget bløde og spinkle, især med aerosolstrømmen, der blæser igennem. Men med nok omhu, tålmodighed, og held, vi fik til sidst gode billeder til vores analyse."

De producerede billeder afslører nanofibre irreversibelt sammen under "dråbeindfangningsstadiet" såvel som det efterfølgende væskefordampningsstadium, reducerer den effektive fiberlængde til at opfange aerosoler markant. De viser, at hydrofobe og ortogonalt vævede fibre kan reducere kapillarkræfter og reducere fibersammensmeltningshastigheden.

"Vi bekræftede tre ting, " sagde medforfatter Weiwei Deng. "En, nanofibre er fremragende til at fange dråber i aerosol. To, nanofibrene bindes sammen efter aerosolen er fanget. Og tre, denne binding er tæt og irreversibel, selv efter at de fangede dråber er fordampet.

"Vådte fibre har en tendens til at binde sig til hinanden på samme måde, som våde hår har en tendens til at bundte sig sammen. Det er på grund af kapillærkraften, som bliver dominerende i takt med at størrelsesskalaen krymper, og det er ekstremt stærkt til nanofibre."

Undersøgelsens resultater forventes at hjælpe med at forbedre design, fremstilling, og brug af ansigtsmasker lavet med nanofibre. De giver direkte visuel dokumentation for behovet for at udskifte ansigtsmasker ofte, især i kolde omgivelser.

"Vinteren kommer, " sagde Deng. "Når det er koldt udenfor, dit åndedræt indeholder flere dråber, der kan få nanofibernettet til at kollapse hurtigere."