На сегодняшний день, когда весь мир находится в разгаре пандемии COVID-19, центры по контролю и профилактике заболеваний США настоятельно рекомендуют людям носить медицинские маски в общественных местах. Однако, поскольку существует некоторый дефицит как масок, так и респираторов, большинство людей начали изготавливать их своими руками в домашних условиях. Разберемся, какие именно материалы для изготовления средств индивидуальной защиты будут наиболее эффективны.
Исследователи из Американского химического сообщества сообщили научному изданию «ACS Nano», какие именно комбинации материалов лучше использовать для изготовления медицинских масок в домашних условиях. Ученые выяснили, что комбинация хлопка с натуральным шелком или шифоном может эффективно фильтровать аэрозольные частицы.
На сегодняшний день известно, что SARS-CoV-2, новый коронавирус, который является возбудителем COVID-19, распространяется через дыхательные капли, которые выделяются при кашле, чихании, дыхании или разговоре. Размер таких капель может иметь широкий диапазон, но наиболее мелкие из них, известные как аэрозоли, легко проникают через промежутки между определенными волокнами ткани в медицинских масках. Данный факт заставляет нас задуматься о целесообразности ношения тканевых масок. Большие по размеру капли (более 5 мкм) оседают под действием силы тяжести и не преодолевают расстояние, большее 1-2 м. Однако, аэрозоли остаются «взвешенными» в воздухе на протяжении долгого периода времени благодаря их небольшим размерам. Именно аэрозоли играют ключевую роль в распространении инфекции. Их фильтрация происходит за счёт пяти основных механизмов: гравитационного осаждения, инерционного столкновения, перехвата, диффузии и электростатического притяжения. С уменьшением размера аэрозолей, преобладающими механизмами являются броуновское движение и механический перехват частиц сквозь волокна фильтра.
Абхитейя Конда, сотрудник Центра наноматериалов, штат Иллинойс, США, с коллегами хотел изучить способность обычных тканей по отдельности или в комбинации фильтровать аэрозоли, по своим размерам напоминающие дыхательные капли.
Исследователи использовали смешивающую аэрозольную камеру для получения частиц диаметром от 10 нм до 6 мкм. Вентилятор продувал аэрозоли через разные образцы тканей со скоростью воздушного потока, соответствующего скорости дыхания человека в состоянии покоя. Далее исследовательская команда измеряла количество и размер частиц в воздухе до и после прохождения сквозь ткани. Таким образом оценивалась фильтрующая способность нескольких тканей, включая хлопок, шёлк, шифон, фланель, а также разных синтетических материалов и их комбинаций. И, хотя, фильтрующая способность для разных тканей при использовании одного слоя составляла 5—80% и 5—95% для размеров частиц <300 нм и >300 нм соответственно, эффективность фильтрации повышалась при использовании нескольких слоев тканей и их специфической комбинации. Фильтрующая способность гибридных тканей (таких, как хлопок—шёлк, хлопок—шифон, хлопок—фланель) составляла >80% для частиц размером <300 нм и >90% для частиц >300 нм (см. таблицу). Ученые считают, что улучшенные характеристики гибридных материалов, вероятно, связаны с комбинированным эффектом механической и электростатической фильтрации.
