Учеными из Курчатовского института, МИФИ и Института электрофизики и электроэнергетики РАН проанализированы перспективные технологии, позволяющие повысить эффективность защиты органов дыхания от вируса SARS-CoV-2 с помощью масок и респираторов. В результате предложен принципиально новый подход: использование фильтров из ориентированных заряженных волокон.
Известно, что, когда человек кашляет, разговаривает или даже просто дышит, в воздух попадают микрокапельки слюны и слизи, которые могут содержать патоген. Самые крупные из этих частиц (более 100 микрон) быстро оседают на поверхностях, пролетая не более метра. Частицы меньшего размера легко рассеиваются воздушными потоками, и через 5-10 минут они могут быть обнаружены во всем объеме закрытого помещения.
Ставшие привычными медицинские маски не прилегают плотно к лицу, их основное назначение – защита от крупных капель, возникающих при кашле или чихании.
“Сейчас многие научные коллективы работают над тем, чтобы сделать средства защиты органов дыхания более эффективными и удобными. Например, можно улучшить качество фильтрации, модифицируя структуру поверхности фильтрующего волокна». – рассказывает Ксения Луканина, заведующая кафедрой нанобиоматериалов и структур НБИКС-природно-технологического комплекса имени Курчатова.
Одной из таких модификаций, по мнению специалистов, является создание пор. Пористые волокна замедляют скорость воздушного потока, что увеличит вероятность захвата частиц.
Аналогичный эффект достигается при использовании волокон, покрытых “усиками” нанометрового размера, или материала, состоящего из смеси волокон, диаметр которых отличается в десять раз. Защита увеличится – но дышать в этом случае будет труднее.
Перспективным, как отмечается, является использование для фильтра многослойных полимерных материалов. Конструкция из четырех слоев с толщиной волокон обеспечила эффективную фильтрацию частиц в диапазоне 50-500 нм – наиболее важных с точки зрения защиты от вируса.
“Классическим методом получения необходимых волокнистых фильтрующих материалов является электроформование. Современные подходы к этому методу позволяют получать полимерные волокна заданных размеров, комбинировать в одном материале волокна разного диаметра, а также управлять их укладкой. В результате становится возможным создание разнообразных структур волокон: от хаотических до параллельных систем волокон». – делится профессор МИФИ, ученый секретарь Росатома Александр Будыка.
