За последние годы внимание к маскам для индивидуальной защиты возросло во всем мире. Маски стали неотъемлемой частью повседневной жизни, позволяя защищать себя и окружающих. Однако большинство традиционных фильтрующих материалов создаёт сложности при дыхании, если их поры достаточно малы для улавливания микроскопических вирусов. Возникает вопрос: возможно ли шагнуть дальше и сделать маски не только эффективными, но и по-настоящему комфортными при длительном ношении?
Позитивные перемены в разработке новых фильтров
Учёные Института промышленных наук Токийского университета под руководством Казуюки Ишии предложили абсолютно новый подход к созданию фильтрующего материала для масок. В их научной работе особое внимание было уделено не только качеству фильтрации, но и удобству пользователей. Эта разработка позволяет эффективно захватывать наночастицы, не создавая большого сопротивления воздушному потоку.
Ключевая инновация заключается в структуре фильтра, которая построена из специальных нанолистов. Эти нанолисты организованы в строго упорядоченную сетку, созданную из молекул порфирина. Порфирины обладают уникальной формой: это плоские молекулы с небольшим отверстием в центре. Благодаря такому строению миниатюрные молекулы воздуха свободно проходят сквозь фильтр, а вирусы и другие вредные частицы оказываются задержаны.
Технология изготовления и роль эффекта Марангони
Создание нанолистового фильтра основано на межфазных реакциях, при которых на поверхности между воздухом и жидкостью возникает так называемый эффект Марангони. Именно благодаря ему реагенты стремительно перемещаются, образуя идеально ровные нанолисты. Казуюки Ишии отмечает, что следующий шаг — это аккуратное сжатие созданных нанолистов и их нанесение на ткань, уже усиленную нановолокнами. Этот процесс напоминает штамповку и обеспечивает надёжное закрепление материала на подложке.
Ткань, модифицированная таким образом, приобретает дополнительные фильтрующие способности за счёт тончайших пор размером в несколько сотен нанометров. Совмещение с порфириновыми нанолистами образует настоящий «щит» против мельчайших вредных частиц, одновременно способствующий лёгкости дыхания.
Испытания фильтра: больше защиты — больше комфорта
Для проверки эффективности нового фильтра команда исследователей воспользовалась жесткими стандартами, применяемыми к маскам N95. Результаты испытаний превзошли ожидания: инновационный фильтр задерживает около 96% частиц размером с вирусные, что даже выше показателей классической маски N95, где норма составляет 95%.
Казуюки Ишии с энтузиазмом рассказывает, что фильтр на основе порфирина успешно справился с улавливанием наночастиц, диаметр которых не превышает ста нанометров — типичного размера вируса. При этом воздух практически не встречает сопротивления при прохождении через фильтр: пользователи могут дышать свободно и естественно.
Перспективы и новые горизонты применения
Новый метод, объединяющий пористые нанолисты с современными нановолоконными материалами, открывает яркие возможности для создания различных типов индивидуальных средств защиты, превосходящих по характеристикам многие существующие аналоги. Такие фильтры могут применяться не только в медицинских масках, но и в системах вентиляции, средствах защиты для промышленности, транспорте и даже в бытовых условиях.
Институт промышленных наук Токийского университета и Казуюки Ишии на практике доказали, что научный подход и современные материалы способны изменить нашу повседневную жизнь к лучшему, сделать её более безопасной и комфортной. Уверенный шаг в будущее — маски, защищающие эффективно и не мешающие свободному дыханию, станут настоящим стандартом индивидуальной защиты нового поколения.
Иллюстрация: Institute of Industrial Science, The University of Tokyo / Kazuyuki Ishii
Источник: scientificrussia.ru
