研究人員開發納米纖維過濾器 幾乎100%捕獲冠狀病毒氣溶膠

一種由聚合物納米纖維製成的過濾器在一次實驗中捕獲了99.9%的冠狀病毒氣溶膠,從而擊敗三種商業口罩的過濾性能。研究者的工作是首次使用冠狀病毒氣溶膠來評估口罩和空氣過濾器的過濾效率。

以前的研究使用的是生理鹽水、聚苯乙烯珠和噬菌體,它們一組感染細菌病毒的代用品。這項研究由加州大學河濱分校和喬治華盛頓大學的工程師領導,比較了外科和棉質口罩、頸部護套和電紡納米纖維膜在去除冠狀病毒氣溶膠以防止空氣傳播方面的效果。棉質口罩和頸部護套只能去除約45%-73%的氣溶膠。手術口罩的效果要好得多,能去除98%的冠狀病毒氣溶膠。但納米纖維過濾器幾乎能去除所有的冠狀病毒氣溶膠。

世界衛生組織和美國疾病控制中心都承認氣溶膠是COVID-19病毒傳播的一個主要機制。氣溶膠是水或其他物質的微小顆粒,可以長時間懸浮在空氣中,小到足以穿透呼吸系統。人們在呼吸、咳嗽、說話、喊叫或唱歌時都會釋放氣溶膠。如果他們感染了COVID-19,這些氣溶膠也可能含有病毒。吸入足夠數量帶有冠狀病毒的氣溶膠可以使人生病。遏制COVID-19氣溶膠傳播努力主要是通過要求人們戴口罩和改善室內通風和空氣過濾系統,盡量減少個人接觸和減少環境中氣溶膠的總量。

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研究一種具有傳染性的新病毒是很危險的,要在具有最高生物安全等級的實驗室里進行,而這種實驗室相對來說比較少。迄今為止,大流行期間關於口罩或過濾器效率的所有研究都使用了其他被認為可以模仿冠狀病毒氣溶膠大小和行為的材料。新的研究通過測試氣溶膠生理鹽水和含有冠狀病毒的氣溶膠對此進行了改進,這種冠狀病毒與引起COVID-19的病毒屬於同一家族,但只感染小鼠。

研究人員通過向一滴液態聚偏氟乙烯發送高電壓,使直徑約為300納米的絲線旋轉,產生了一個納米纖維過濾器,大約比人類頭髮細167倍。這一過程在納米纖維的表面形成了直徑只有幾微米的孔隙,這有助於它們捕獲99.9%的冠狀病毒氣溶膠。

這種生產技術被稱為電紡,具有成本效益,可用於大規模生產個人防護設備和空氣過濾系統的納米纖維過濾器。電紡還使納米纖維帶有靜電荷,增強了它們捕獲氣溶膠的能力,而且它們的高孔隙率使穿着電紡納米纖維過濾器更容易呼吸。

電紡技術可以推進口罩和空氣過濾器的設計和製造。通過電紡技術開發新的口罩和空氣過濾器是很有前途的,因為它在過濾方面有很高的性能,經濟上是可行的,並且可以滿足現場口罩和空氣過濾器需要。

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