به گزارش ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، با افزایش اهمیت استفاده از ماسک در دوران همه گیری کووید- ۱۹، موضوع تعادل میان حفاظت و راحتی همواره چالشی جدی بوده است. در حالی که 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.
ولی اکنون پژوهشگران مؤسسه علوم صنعتی دانشگاه توکیو (Institute of Industrial Science, The University of Tokyo) موفق شده اند با روشی نوین این مشکل را برطرف کنند و این دستاورد علمی میتواند تحولی اساسی در طراحی ماسک های محافظ ایجاد کند.
نتایج مطالعه ای که به تازگی در نشریه Materials Advances منتشر شده 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 نهایی را تشکیل دهند.
به گفته کازویوکی ایشی (Kazuyuki Ishii)، نویسنده ارشد این پژوهش،« نانوورقه های مبتنی بر پورفیرین از طریق 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 به عنوان اثر مارانگونی (Marangoni Effect) شناخته می شود.»
پس از تولید نانولایه ها، آنها به صورت فشرده بر روی پارچه ی نانوالیاف دار، با استفاده از روشی موسوم به روش مهر (Stamp Method) پوشش داده می شوند.
این تیم پژوهشی برای آزمایش کارایی این فیلتر، از روش استاندارد ارزیابی ماسک های N۹۵ استفاده کرده است. نتایج آزمایش ها نشان داد که این فیلتر توانسته ذراتی به کوچکی ۱۰۰ نانومتر را بطور مؤثری جذب کند. کارایی فیلتراسیون ذرات در این نمونه به ۹۶ درصد رسید که بالاتر از حداقل استاندارد ۹۵ درصدی ماسک های N۹۵ است.
ایشی در این باره توضیح داد: فیلتر ما بر پایه پورفیرین توانست نانوذراتی به کوچکی صد نانومتر را جذب کند. نکته مهم این است که در آزمایش های جریان گاز، افت فشار بسیار ناچیز بود. این یعنی فیلتر قادر است ذراتی به اندازه ویروس ها را جذب کند، بدون اینکه جریان هوا را به شکل محسوس محدود سازد.
رویکرد نوآورانه این تیم تحقیقاتی، که مبتنی بر پوشش نانولایه های متخلخل بر روی نانوالیاف است، چشم‌انداز امیدوارکننده ای را برای توسعه فیلترهایی با کارایی بالا و راحتی بیشتر برای مصرف کننده فراهم می کند. این دستاورد میتواند گامی بزرگ در مسیر طراحی نسل جدید ماسک ها، به ویژه برای استفاده بلندمدت و در محیط های حساس مانند بیمارستان ها و اماکن عمومی، باشد.
منبع این پژوهش، موسسه علوم صنعتی دانشگاه توکیو اعلام کرده که این فناوری میتواند در آینده نزدیک به تجاری سازی برسد و به صورت گسترده در تولید ماسک های محافظتی بکار رود.
- 15
- 3
