Sinds de uitbraak, het COVID-19-virus heeft wereldwijd meer dan 207,7 miljoen mensen besmet en meer dan 4,3 miljoen levens geëist, volgens het coronavirusdashboard van de Wereldgezondheidsorganisatie vanaf 17 augustus.

Echter, veel medische professionals schrijven de consequente rol van gezichtsmaskers toe bij het vertragen van de verspreiding van het virus en het beschermen van de menselijke gezondheid.

Innovaties om de maskerefficiëntie te verbeteren, met toenemende focus op de productie van nanovezels, hebben geleid tot een hogere filtratie-efficiëntie, meer comfort, en gemakkelijker ademhalingsvermogen. Echter, de effecten van microwaterdruppels op de integriteit van nanovezels zijn relatief onduidelijk.

In Fysica van vloeistoffen , onderzoekers van de Southern University of Science and Technology in Shenzhen, China, onderzoek deze dubbelzinnigheden door middel van een visualisatie van nanovezels die in wisselwerking staan ​​met blootstelling aan wateraerosol.

"Toen COVID-19 voor het eerst toesloeg, gezichtsmaskers waren overal extreem schaars, en mensen bedachten allerlei manieren om gebruikte mondkapjes te 'verjongen'. Het was als een wedstrijd van een chef, met koken, stomen, grillen, en zelfs roken erbij betrokken, "zei co-auteur Boyang Yu. "Onze intuïtie vertelde ons dat dit niet juist kan zijn. We moeten het onderzoeken en zien wat er precies met de nanovezels is gebeurd."

Yu en zijn collega's gebruikten microscopische video's met hoge snelheid om de evolutie van nanovezels gemaakt van polymeren met verschillende contacthoeken systematisch te visualiseren. diameters, en maaswijdten onder wateraërosolblootstelling.

"Het filmen van nanovezels is als het maken van portretten van baby's, " zei Yu. "Ze houden er niet van om op hun plaats te blijven voor de camera. Dit komt omdat nanovezels erg zacht en dun zijn, vooral met de aerosolstroom die er doorheen blaast. Maar met voldoende zorg, geduld, en geluk, we hebben uiteindelijk mooie foto's gemaakt voor onze analyse."

De geproduceerde afbeeldingen laten zien dat nanovezels onomkeerbaar samensmelten tijdens de "druppelvangstfase" en de daaropvolgende vloeistofverdampingsfase, de effectieve vezellengte voor het opvangen van aerosolen aanzienlijk verminderen. Ze laten zien dat hydrofobe en orthogonaal geweven vezels capillaire krachten kunnen verminderen en de vezelcoalescentiesnelheid kunnen verlagen.

"We hebben drie dingen bevestigd, " zei co-auteur Weiwei Deng. "Een, nanovezels zijn uitstekend in het opvangen van druppeltjes in aerosol. Twee, de nanovezels worden aan elkaar gehecht nadat de aerosol is opgevangen. En drie, deze binding is hecht en onomkeerbaar, zelfs nadat de opgevangen druppeltjes zijn verdampt.

"Natte vezels hebben de neiging om aan elkaar te hechten op dezelfde manier als natte haren de neiging hebben om samen te bundelen. Het is vanwege de capillaire kracht, die dominant wordt naarmate de schaal kleiner wordt, en het is extreem sterk voor nanovezels."

De bevindingen van het onderzoek zullen naar verwachting helpen bij het verbeteren van het ontwerp, fabricage, en gebruik van gezichtsmaskers gemaakt met nanovezels. Ze leveren direct visueel bewijs voor de noodzaak om gezichtsmaskers vaak te vervangen, vooral in koude omgevingen.

"De winter komt eraan, "zei Deng. "Als het buiten koud is, je adem bevat meer druppels waardoor het nanovezelgaas sneller kan instorten."