Odstředivá multifunkční nanovlákna účinně dodávají maskám COVID-19 nový směr

Obrázek (A) Schematický popis procesu výroby odstředivých vícevrstvých polymerních nanodrátů. (B) Polymerní nanovlákna jsou systémem rotována. Zvýšení počtu disků naznačuje proporcionální zvýšení produktivity. (C) Obličejové masky filters Maskové filtry vyrobené pomocí sériově vyráběných nanovláken (vložka). Půjčka Profesor Do Hyun Kim, KAIST

KAIST Vědci vyvinuli novou techniku ​​výroby nanovlákenných vláken zvanou odstředivá vícevrstvá, která otevře dveře bezpečné a nákladově efektivní hromadné výrobě vysoce výkonných polymerních nanovláken. Tato nová technologie, u které bylo prokázáno, že produkuje nanovláknová vlákna 300krát rychleji za hodinu než běžné galvanické pokovování, má mnoho potenciálních aplikací, včetně vývoje filtrů na obličejovou masku pro ochranu proti koronaviru.

Nanovlákna vytvářejí dobré masky pro obličejové masky, protože jejich mechanická interakce s částicemi aerosolu jim umožňuje zachytit více než 90% škodlivých částic, jako jsou kapičky obsahující jemný prach a viry.

Dopad: COVID-19: Epidemie v posledních letech urychlila rostoucí poptávku po lepších maskách na obličej. Pandir má stále větší poptávku: polymerový filtr masky na bázi nano-etanu, který může účinněji blokovat škodlivé částice.

Elektrolytické rozlití je běžný proces používaný k výrobě jemných homogenních polymerních nanomateriálů, má však několik nevýhod, pokud jde o bezpečnost, efektivitu nákladů a hromadnou výrobu. Metoda elektrifikace vyžaduje vysokonapěťové elektrické pole, cíl elektrického vysílače, který zabraňuje bezpečné a nákladově efektivní hromadné výrobě polymerních nanovláken.

V reakci na tento nedostatek byla jako bezpečnější a nákladově efektivnější alternativa k elektrickému zpracování navržena „odstředivá rotace“, která k výrobě polymerních nanoelektrických vláken používá místo vysokého napětí odstředivou sílu. Snadná škálovatelnost je výhodou, protože tato technologie vyžaduje pouze rotující sběrač rotačních tyčí.

Protože však stávající technologie rotace založené na odstředivé síle využívá pouze jeden rotující spin, je produktivita omezena – ne o mnoho vyšší než u některých předních kabelových technologií, jako je „více trubková kabeláž“ և „kabel bez zástrčky“. Tento problém přetrvává, i když se velikost prutu zvyšuje.

Inspirovaný těmito omezeními vyvinul výzkumný tým pod vedením Do Hyun Kim, profesora na katedře chemického a biomolekulárního inženýrství společnosti KAIST, odstředivou vícevrstvou spinnet s hromadnou produktivitou, který rozdělil rotující rotace na tři subdisky. Tato studie byla publikována jako první titulní článek v ACS Macro Letters, svazek 10, číslo 3, březen 2021.

Obálka ACS Macro Letters z března 2021

Vědci z KAIST vyvinuli novou techniku ​​pro výrobu nanovlákenných vláken, zvanou „odstředivá vícevrstvá“, která otevře dveře bezpečné a nákladově efektivní hromadné výrobě vysoce výkonných polymerních nanovláken. Tato nová technologie, u které bylo prokázáno, že produkuje nanovláknová vlákna 300krát rychleji za hodinu než běžné galvanické pokovování, má mnoho potenciálních aplikací, včetně vývoje filtrů na obličejovou masku pro ochranu proti koronaviru. Půjčka Profesor Do Hyun Kim, KAIST

Pomocí tohoto nového odstředivého vícejazyčného spinnetu se třemi sub-disky prokázali Ph.D. Byong Eun Kwak, spoluřešitel Hoy ong Yong Yun a Enjun Li produkci různých polymerních nanovláken na bázi gramů při maximální rychlosti produkce přibližně 300 gramů na přibližně 300 gramů za hodinu od konvenčního elektrického systému. V laboratorním výrobním systému odpovídá rychlost výroby až 25 gramů polymerních nanovláken za hodinu rychlosti výroby asi 30 filtrů pro obličejovou masku.

Začleněním masově vyráběných polymerních nanomateriálů do filtru masky se vědcům podařilo vytvořit obličejové masky, které mají srovnatelný filtrační výkon jako obličejové masky KF80 և KF94, které jsou v současné době k dispozici na korejském trhu. Masky KF80 և KF94 byly schváleny Korejským úřadem pro kontrolu potravin a léčiv k čištění nejméně 80% և 94% škodlivých částic.

„Jakmile se náš systém transformuje z laboratoře do průmyslového měřítka, bude možná rozsáhlá výroba odstředivých vícevrstvých polymerních nanomateriálů a náklady na filtry na obličejové masky založené na polymeru na bázi nano-etheru se dramaticky sníží,“ říká Kwak. vysvětleno.

Odkaz. «Byeong Eun Kwak, Hyo Jeong Yoo, Eungjun Lee և Do Hyun Kim, 1721. 17. února 20, E-maily makra ACS,
DOI: 10.1021 / acsmacrolett.0c00829:

Tato práce byla podpořena výzkumným programem Global Uniqueness Research Program 2020 na podporu KAIST.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Výjimečná biologická rozmanitost ve 14,7 milionu let starém tropickém deštném pralese a osvětluje vývoj

Ekologická rekonstrukce bioty Zhangpu. Obrazový kredit: NIGPAS Nově objevený miocénní biom osvětluje vývoj deštného pralesa Mezinárodní výzkumná skupina vedená profesorem WANG Bo a profesorem SHI...

Newsletter

Subscribe to stay updated.