N95-maskers vormen een cruciaal onderdeel van de persoonlijke beschermingsmiddelen die worden gebruikt door eerstelijnsgezondheidswerkers. Deze maskers bereiken een efficiëntie van 95% bij het uitfilteren van kleine deeltjes van 0,3 micron, met behoud van een redelijk ademend vermogen, dankzij een laag van fijne smeltgeblazen polypropyleenvezels die elektrische ladingen bevatten om deeltjes aan te trekken.

Langdurig gebruik en decontaminatie veroorzaakt door ernstige leveringstekorten over de hele wereld tijdens de COVID-19-pandemie kunnen de ladingen gemakkelijk verwijderen en de filtratie-efficiëntie verslechteren.

In het journaal Fysica van vloeistoffen , onderzoekers van het Indiase Tata Institute of Fundamental Research en het Israëlische Technion-IIT delen een methode om de filtratie-efficiëntie van N95-maskers te herstellen tot out-of-box-niveaus - zolang het masker niet structureel wordt aangetast.

"Vandaag, N95-maskers worden gedurende langere tijd door gezondheidswerkers gedragen, "Zei co-auteur Shankar Ghosh. "Dit leidt tot zeer vochtige omstandigheden, en vochtigheid is schadelijk voor elektrostatica."

Tijdens gebruik, alle op elektrostatica gebaseerde maskers verliezen langzaam hun efficiëntie door vochtigheid.

"Het is veel erger in een plaats als Mumbai tijdens de Indiase moesson, waar de luchtvochtigheid in de omgeving meer dan 90% kan bereiken, ' zei Gosh.

Het werk van de groep maakt daar gebruik van, onder hoge elektrische velden, de geleidbaarheid van polypropyleen is hoog, wat het inbrengen van overtollige ladingen in het materiaal mogelijk maakt door het aan te sluiten op een batterij. Wanneer de laadbron is uitgeschakeld, het aangelegde elektrische veld wordt nul, en de geleidbaarheid van het polypropyleen daalt effectief tot nul. Als resultaat, de toegevoegde ladingdragers immobiliseren, en het materiaal blijft geladen.

De onderzoekers ontdekten dat ze een N95 in een standaard wasmachine konden gooien om hem schoon te maken. wat de filtratie-efficiëntie aanzienlijk vermindert. Ze zouden het vervolgens kunnen opladen door het tussen twee elektroden op hoge spanning te plaatsen om zijn efficiëntie van 95% te herstellen.

"We hebben ook een proof-of-concept-constructie getoond van een op batterijen werkend slim masker, waar de verloren lading periodiek wordt aangevuld door het masker aan te sluiten op een laadstation - vergelijkbaar met hoe u uw smartphone zou opladen, ' zei Gosh.

De groep gelooft dat haar methode om maskers opgeladen te houden zal leiden tot zeer energiezuinige slimme maskers.

"De stromen zijn in microampères, en de stroombehoefte is extreem laag, in de orde van een milliwatt, zodat een compacte en praktische oplossing binnenkort mogelijk is, " zei Gosh.

Achter dit, hun methode zal nuttig zijn voor een verscheidenheid aan luchtfiltratietoepassingen, zoals HVAC of industriële filters.