Maille de nanofibres de polyacrylonitrile juste avant (à gauche), pendant (au milieu) et après (à droite) l’enregistrement des aérosols d’eau. Le maillage particulier devient plus grossier car certaines nanofibres restent ensemble après que les gouttelettes d’eau prélevées se soient généralement complètement évaporées. Pointage de crédit : Université du Sud associée à la science et aux technologies, Shenzhen, Chine
Des clips vidéo capturent le comportement des nanofibres sous l’exposition à des aérosols d’eau.
Depuis son apparition, le COVID-19[feminine Le virus a contaminé plus de 220,9 millions de personnes dans le monde et a fait plus de 4,5 millions de morts, selon le tableau de bord des coronavirus de la Planet Health Organization au 7 septembre 2021.
Cependant, de nombreux experts médicaux attribuent le rôle résultant des masques de rencontre dans la réduction de la propagation du virus et la protection de la santé humaine.
Les innovations visant à améliorer l’efficacité des masques faciaux, en mettant davantage l’accent sur la production de nanofibres, ont entraîné une efficacité de filtration accrue, un confort accru et une capacité respiratoire plus simple. Néanmoins, les effets des minuscules gouttelettes de microeau sur l’intégrité associée aux nanofibres sont assez flous.
Dans Physique associée aux fluides , par AIP Publishing, des scientifiques de l’Université du Sud ou du Collège des sciences et de la technologie de Shenzhen, en Chine, examinent ces types d’ambiguïtés à travers des images visuelles de nanofibres associées à une exposition directe à des aérosols d’eau.
Il montre les nanofibres à mailles fines de polyacrylonitrile (PAN) capturant les aérosols aqueux. Le maillage devient plus grossier car certaines nanofibres se collent après que les minuscules gouttelettes d’eau capturées se soient complètement évaporées. Crédit : Southern College of Science plus Technology, Shenzhen, Cina
«Lorsque COVID-19 a frappé pour la première fois, les masques faciaux étaient en nombre extrêmement limité partout, et les individus ont proposé toutes sortes de méthodes pour« rajeunir »les masques de rencontre usagés. C’était comme un concours de chef, avec l’ébullition, la cuisson à la vapeur, le barbecue et même le fumage inclus », a déclaré le co-auteur Boyang Yu. «Notre intuition nous a dit à tous que cela ne peut pas être juste. Nous devons y réfléchir et voir ce qui s’est passé précisément avec les nanofibres. ”
Yu et ses collègues ont utilisé des films microscopiques à grande vitesse pour imaginer systématiquement l’évolution associée aux nanofibres constituées de polymères avec différentes perspectives de contact, diamètres et tailles de mailles fines sous exposition aux aérosols d’eau potable.
« Filmer des nanofibres, c’est un peu comme prendre des portraits associés à des bébés », a déclaré Yu. « Ils n’aiment pas rester sur place pour la caméra. La raison en est que les nanofibres sont très lisses et fragiles, en particulier avec le flux d’aérosol qui les traverse. En utilisant suffisamment de soin, de tolérance et de chance, nous avons tous finalement obtenu de superbes photos pour notre évaluation. ”
Les images particulières produites révèlent que les nanofibres fusionnent de manière irréversible pendant la « étape de capture des gouttelettes » ainsi que la phase d’évaporation liquide suivante, réduisant considérablement la taille efficace des fibres pour capturer les aérosols. Ils montrent que les fibres hydrophobes et tissées orthogonalement peuvent réduire les forces capillaires et diminuer le prix particulier de la fusion des fibres.
“Nous avons vérifié trois choses”, a déclaré le co-auteur Weiwei Deng. « Premièrement, les nanofibres sont superbes pour capturer les gouttelettes dans les aérosols. Deuxièmement, les nanofibres particulières sont fusionnées après la capture de l’aérosol. De plus, cette liaison est étanche et irréversible, même après la fuite des gouttelettes capturées.
«Les fibres mouillées ont tendance à se lier les unes aux autres de la même manière que les cheveux humides ont tendance à s’agglomérer. C’est à cause de la force capillaire, qui devient généralement dominante puisque l’échelle de taille diminue, et elle est extrêmement solide pour les nanofibres. ”
Les résultats de l’étude devraient aider à améliorer la conception, la fabrication et l’utilisation de masques de rencontre fabriqués avec des nanofibres. Ils fournissent des preuves visibles directes de la nécessité de remplacer fréquemment les masques faciaux, en particulier dans les environnements froids.
“L’hiver arrive”, a déclaré Deng. «Quand il fait glacial dehors, votre respiration contient plus de minuscules gouttelettes qui peuvent accélérer l’effondrement du maillage de nanofibres. ”
Point de référence : « Visualisation de la connexion de l’aérosol d’eau et du maillage en nanofibres » par Boyang Yu, Jian Chen, Daner Chen, Rouxi Chen, Yuenan Wang, Xiujuan Tang, Hsing-Lin Wang, Lian-Ping Wang plus Weiwei Deng, sept septembre 2021 , Physique associée aux fluides .
DOI : Dix. 1063/5. 0061847
