Исследователи из Гонконга разрабатывают собственные методы

27 февраля 2023 г. Автор: Шон Вули

Самозарядный воздушный фильтр (SAF), разработанный доктором Ян Чжэнбао и его командой из CityU. [Фото любезно предоставлено группой доктора Ян Чжэнбао из Городского университета Гонконга]

Исследователи говорят, что маска может заряжаться сама, постоянно пополняя свой электростатический заряд, когда пользователь носит маску и дышит через нее. Это увеличивает эффективность фильтрации при длительном использовании маски до четырех часов.

Электростатическая адсорбция является важным дополнением к механической фильтрации при использовании масок. Этот электростатический заряд фильтров обычно со временем ослабевает, особенно во влажных условиях.

По словам CityU, маска не только служит дольше, чем обычная хирургическая маска в течение четырех часов, но и приносит пользу окружающей среде.

«Хотя во многих отчетах говорится о пополнении заряда для обеспечения долгосрочной эффективности электростатической адсорбции, обычно требуется дополнительный источник энергии, что является громоздким и неудобным», — сказал доктор Ян Чжэнбао, возглавлявший исследование. «Мы разработали эффективный, долговечный и недорогой воздушный фильтр, который может непрерывно пополнять электростатический заряд путем самозарядки».

Ян — доцент кафедры машиностроения и кафедры материаловедения и инженерии CityU. Он и его команда представили самозарядный воздушный фильтр (SAF), чтобы усилить трибоэлектрический эффект и обеспечить эффективное и продолжительное удаление частиц из воздуха.

Маска помещает фильтрующий материал из нановолокна электропрядения поливинилиденфторида (ПВДФ) между двумя слоями трибоэлектрической нейлоновой ткани. При этом СНФ непрерывно генерирует электростатические заряды, возбуждаемые дыханием. Исследователи утверждают, что после 60 часов тестирования он сохранил высокую эффективность 95,8%. Это тестирование включало 30 часов ношения.

«Поскольку средний слой перемещается вперед и назад между боковыми слоями при дыхании, происходит перенос заряда между ПВДФ и нейлоном из-за их большой разницы в сродстве к электрону, в результате чего слой ПВДФ заряжается отрицательно, а слои нейлона заряжаются положительно», — сказал он. Ян. «Этот процесс самозарядки обеспечивает непрерывное пополнение электростатических зарядов и пролонгированную электростатическую адсорбцию».

Исследователи также подчеркнули экономическую эффективность. Затраты на сырье для SAF для изготовления одной маски составляют около 6 центов (0,47 гонконгского доллара). Они сказали, что производство хирургических масок, масок N95, KF94 и KN95 обходится дешевле, чем себестоимость.

По мнению CityU, эта стратегия может проложить новый путь к высокоэффективным и долговечным методам фильтрации воздуха.

«Хирургические маски рекомендуется менять каждые четыре часа в условиях высокого риска, но огромное количество выброшенных масок приводит к серьезным экологическим проблемам», — сказал Ян. «Мы ожидаем, что эта стратегия самозарядки значительно продлит срок службы масок для лица, повысит эффективность защиты от коронавируса и снизит нагрузку на окружающую среду, вызванную выброшенными масками».