Een nieuwe richting voor de ontwikkeling van bescherming tegen epidemieën: nanomaskers

De nieuwe coronaviruslongontsteking uit 2019, die voor het eerst in Wuhan verscheen en het hele land verwoestte, veroorzaakte paniek in de samenleving en had een grote impact op de nationale economie. Het was een andere infectieziekte van de luchtwegen die zich na SARS in 2003 landelijk verspreidde.

Er is vastgesteld dat het nieuwe coronavirus uit 2019 het zevende bekende coronavirus is, met een diameter van ongeveer 80-120 nanometer, dat gewervelde dieren zoals mensen, muizen, varkens, katten, honden, wolven, kippen, vee en vogels kan infecteren. De belangrijkste transmissieroute is via druppeltjes door hoesten of niezen. Gezien deze wijze van overdracht omvat de infectieroute in de meeste gevallen direct contact met de virale vector. Momenteel bestaat er geen specifieke behandeling voor het virus. Het vermijden van drukke openbare plaatsen, het vermijden van contact met geïnfecteerde patiënten en het veelvuldig wassen van de handen zijn momenteel de belangrijkste preventiemethoden.

Het dragen van een masker is een belangrijk middel om de verspreiding van het virus te isoleren, gevoelige groepen te beschermen en effectieve individuele bescherming te bereiken. Momenteel kunnen maskers bacteriën en PM2,5-deeltjes voornamelijk op twee manieren isoleren: (1) Elektrostatische adsorptie, die behoort tot een actieve isolatiemethode, dat wil zeggen dat de elektrostatische kracht tussen de vezels in de middelste laag van het masker wordt gebruikt om adsorberen bacteriën en kleine deeltjes (2) Fysieke isolatie, die behoort tot een passieve isolatiemethode, dat wil zeggen het gebruik van de kleine poriënstructuur van het masker zelf om de invasie van bacteriën en virussen te blokkeren. Onder hen maakt de fysieke isolatiemethode voornamelijk gebruik van het zwaartekrachteffect, het onderscheppingseffect, het diffusie-effect en het traagheidseffect van bacteriën en fijne deeltjes.

De ontwerpvereisten van algemeen medische chirurgische maskers zijn dat ze bacteriële aërosoldeeltjes met een diameter groter dan 3 micron kunnen blokkeren. De kernlaag van het masker heeft een grote poriediameter, waardoor de fysieke isolatie van kleine deeltjes bacteriën en virussen niet perfect kan worden bereikt. De methode is voornamelijk elektrostatische adsorptie. Naarmate de draagtijd echter toeneemt (bijvoorbeeld 1 tot 2 uur), als gevolg van de ademhaling van de drager en andere menselijke activiteiten, wordt het masker vochtig, wordt het elektrostatische adsorptievermogen verzwakt en verslechtert het isolerende effect geleidelijk. Gezien de kleine omvang van het virus kunnen gewone medische chirurgische maskers geen langdurige en effectieve isolatiebescherming bieden.

Nano-maskers zijn een zeer efficiënt medisch beschermingsmasker geworden vanwege hun efficiënte filtratieprestaties. Net als gewone medische maskers bevatten nano-antibacteriële maskers ook een buitenlaag, een middenlaag, een binnenlaag, oorlussen, neusklemmen en andere onderdelen. Het bijzondere aan nanomaskers is dat de middelste laag is samengesteld uit nanomembranen met kleinere poriegrootte (100-200 nanometer), meestal PTFE-materialen. De PTFE-film vervaardigd met de unidirectionele of biaxiale rekmethode heeft een spinnenwebachtige microporeuze structuur op het oppervlak en heeft zeer complexe veranderingen in de driedimensionale structuur, zoals netwerkverbinding, inleg van gaten en buiging van de poriën. uitstekende oppervlaktefiltratie. Functies. Nanomaskers die met dit materiaal worden geproduceerd, hebben de kenmerken van een hoge barrière-efficiëntie, een lange levensduur, licht en ademend, en vormen een nieuwe richting voor de ontwikkeling van maskers in de toekomst. Momenteel zijn dergelijke maskers echter relatief duur en kunnen ze de traditionele maskers niet volledig vervangen. (Guo Xiaogang, lid van de China Composites Society)