Ang centrifugal multi-sheet nanofibers ay naglalapat ng mabisang bagong pag-ikot sa mga maskara ng COVID-19

Larawan (A) Paglalarawan ng iskema ng proseso ng paggawa ng centrifugal multispin polymer nanofibers. (B) Polymer nanofibers twisted system. Ang isang pagtaas sa bilang ng mga drive ay nagpapahiwatig ng isang proporsyonal na pagtaas sa pagganap. (C) Mga maskara sa mukha at mga filter ng mask na ginawa gamit ang mass-generated nanofibers (insert). May-akda: Propesor Do Hyun Kim, KAIST

KAIST Ang mga mananaliksik ay nakabuo ng isang bagong pamamaraan ng produksyon ng nanofiber na tinatawag na “sentripugal na umiikot” na magbubukas sa pintuan sa ligtas at mabisa na paggawa ng masa ng mga mahusay na pagganap na polimer nanofibers. Ang bagong diskarteng ito, na nagpakita ng 300-tikas na mas mataas na rate ng paggawa ng nanofiber bawat oras kaysa sa maginoo na pamamaraang electrospinning, ay may maraming mga potensyal na posibilidad, kabilang ang pagbuo ng mga filter para sa mga maskara upang maprotektahan laban sa coronavirus.

Lumilikha ang mga nanofibers ng mahusay na mga pansala para sa mga maskara sa mukha dahil ang kanilang pakikipag-ugnay sa mekanikal na may mga aerosol na partikulo ay nagbibigay sa kanila ng isang higit na kakayahang makuha ang higit sa 90% ng mga mapanganib na mga particle tulad ng pinong dust at mga patak na naglalaman ng virus.

Impluwensiya COVID-19 Ang pandemik ay lalong pinabilis ang paglaki ng demand sa mga nagdaang taon para sa pinakamahusay na uri ng maskara sa mukha. Ang isang nanofiber-based polymer mask na filter na maaaring mas epektibo na hadlangan ang mga nakakapinsalang maliit na butil ay mataas din sa demand sa panahon ng isang pandemik.

Ang “Electrospray” ay isang pangkaraniwang proseso na ginamit upang makagawa ng maayos at magkakatulad na nanofibers ng polimer, ngunit sa mga tuntunin ng kaligtasan, pagiging epektibo sa gastos, at paggawa ng masa mayroon itong maraming mga sagabal. Ang pamamaraan ng pag-ikot ng elektrisidad ay nangangailangan ng isang mataas na boltahe na patlang ng kuryente at isang target na koryenteng kondaktibo, at pinipigilan nito ang ligtas at mabisa na paggawa ng masa ng mga polymer nanofibers.

Bilang tugon sa pagkukulang na ito, ang “centrifugal spinning,” na gumagamit ng centrifugal force sa halip na mataas na boltahe upang makabuo ng polymer nanofibers, ay iminungkahi bilang isang mas ligtas at mas epektibo sa alternatibong gastos sa paggiling ng kuryente. Ang madaling scalability ay isa pang kalamangan dahil ang teknolohiyang ito ay nangangailangan lamang ng isang umiikot na spinneret at manifold.

Gayunpaman, dahil ang umiiral na teknolohiyang paghihiwalay na nakabatay sa sentripugal ay mayroon lamang isang umiikot na umiikot na makina, ang produktibo ay limitado at hindi gaanong mas mataas kaysa sa ilang mga advanced na teknolohiyang pang-drill na elektrisidad, tulad ng “multi-nozzle” at “nozzle-free extrusion”. Ang problemang ito ay nagpapatuloy kahit na sa pagtaas ng laki ng pagikot.

May inspirasyon ng mga limitasyong ito, isang pangkat ng pagsasaliksik na pinangunahan ni Propesor Do Hyun Kim ng Kagawaran ng Kemikal at Biomolecular Engineering KAIST ay bumuo ng isang centrifugal multi-spinning spinning machine na may mass performance sa pamamagitan ng paghati sa umiikot na spinneret sa tatlong pad. Ang pag-aaral na ito ay na-publish bilang isang artikulo sa pabalat ng AKS macro-sheet, Volume 10, Isyu 3 noong Marso 2021.

Mga macro-letter ng AKS, Marso 2021. Cover

Ang mga mananaliksik ng KAIST ay bumuo ng isang bagong pamamaraan ng paggawa ng nanofiber na tinatawag na “centrifugal spinning” na magbubukas sa pintuan sa ligtas at mabisa na paggawa ng masa ng mga high-performance na polymer nanofibers. Ang bagong diskarteng ito, na nagpakita ng 300-tikas na mas mataas na rate ng paggawa ng nanofiber bawat oras kaysa sa maginoo na pamamaraang electrospinning, ay may maraming mga potensyal na posibilidad, kabilang ang pagbuo ng mga filter para sa mga maskara upang maprotektahan laban sa coronavirus. May-akda: Propesor Do Hyun Kim, KAIST

Gamit ang bagong sentripugal na multi-spinning spinneret na may tatlong subdisks, pinuno ng may-akda na si Ph.D. Byeong Yoon Kwak at ang kanyang mga kasamahan sa pananaliksik na sina Hye Jeong Yu at Yongyun Lee ay nagpakita ng gramatikong produksyon ng iba’t ibang mga polymer nanofibers na may bilis ng produksyon na hanggang sa maximum na 300 beses na mas mataas kaysa sa isang maginoo na electrical system. Ang rate ng produksyon na hanggang sa 25 gramo ng polymer nanofibers bawat oras ay tumutugma sa isang rate ng produksyon na humigit-kumulang 30 mga filter ng maskara bawat araw sa isang sistema ng produksyon ng laboratoryo.

Sa pamamagitan ng pagsasama ng mass-generated polymer nanofibers sa isang mask filter na hugis, ang mga mananaliksik ay nakagawa ng mga maskara sa mukha na may maihahambing na mga rate ng pagsasala sa KF80 at KF94 na mga maskara sa mukha na kasalukuyang magagamit sa merkado ng Korea. Ang mga maskara na KF80 at KF94 ay naaprubahan ng Food and Drug Administration ng Korea upang salain ang hindi bababa sa 80% at 94% ng mga mapanganib na maliit na butil ayon sa pagkakabanggit.

“Kung ang aming system ay pinalawak mula sa laboratoryo hanggang sa pang-industriya na sukat, ang malakihang produksyon ng centrifugal multi-veneer polymer nanofibers ay posible, at ang gastos ng mga filter ng polimer para sa mga maskara na batay sa nanofiber ay mahuhulog din,” sinabi ni Kwak.

Sanggunian: “Malaking sukat na centrifugal multi-spin na paggawa ng polymer micro- at nanofibers para sa aplikasyon ng filter ng mask na may potensyal na pagkopya ng mga halo-halong multicomponent fibers” byeong Eun Kwak, Hyo Jeong Yoo, Eungjun Lee at Do Hyun Kim, Pebrero 17, 2021 Mga Macro-letrang ACS.
DOI: 10.1021 / acsmacrolett.0c00829

Ang gawaing ito ay suportado ng Global Singularity Research Program, na pinondohan ng KAIST para sa 2020.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

82% ng Mga Tao na Na-ospital Sa COVID-19 Bumuo ng Mga Neurological Problems

Isinasaalang-alang ang tomography ng utak. Ang mga pasyente na may mga karamdaman na nagpapahiwatig ng neurological ay kasangkot COVID-19 anim na beses na mas malamang...

“Gobsmacked” – Ang Melanie Wood ng Harvard ay Naging Unang Babae na Nanalo ng $ 1M Waterman Award sa Math

Si Melanie Wood ang unang babaeng nanalo ng isang Waterman Award sa matematika. Kredito: Stephanie Mitchell / Harvard Staff Photographer Kinikilala para sa mga...

Bagong Pagong na Natagpuan sa Huling Cretaceous ng Madagascar

Ang pagbabagong-tatag ng buhay ng Sahonachelys mailakavava, umaatake sa Madagascan na palaka tadpoles na si Belzebufo ay nagprotesta gamit ang isang espesyal na diyeta...

Natuklasan ng mga siyentista na ang loob ng Saturn – ang makapal na layer ng helium – ay nakakaapekto sa magnetic field ng mga...

Ang magnetikong patlang ni Saturn na nakikita sa itaas. Credit-Ancate Barrick / Jones Hopkins University Ginagaya ng mga mananaliksik ang mga kondisyong kinakailangan para...

Lumilikha ang mga mananaliksik ng cybersecurity ng mas mahusay na kanaryo – gamit ang AI upang lumikha ng pekeng mga dokumento

Ang bagong artipisyal na sistema ng katalinuhan ay lumilikha ng mga pekeng dokumento upang linlangin ang mga kalaban. Sa panahon ng World War II, ang...

Newsletter

Subscribe to stay updated.