Российские учёные из Института теоретической и экспериментальной биофизики и МФТИ синтезировали
материал, который является практически идеальным фильтром для защиты
органов дыхания. Об этом сообщили в пресс-службе МФТИ.
Полученная практически невесомая ткань
из нейлоновых нановолокон имеет толщину не более 15 нанометров.
Фильтрующие и оптические свойства полученной ткани превосходят параметры
имеющихся аналогов.
Плотность материала — 10-20 миллиграммов
на квадратный метр (так как материал практически двумерный, плотность
измеряется на м2). Кроме того, он практически прозрачный – пропускает
95% света, то есть даже больше, чем оконные стёкла. Среди других
выдающихся характеристик также значатся низкое сопротивление воздушному
потоку и эффективное задерживание мелкой пыли в виде частиц с размерами
меньше одного микрометра.
Отмечается, что ранее российские учёные
показали, что уменьшение диаметра волокон с 200 нанометров до 20 снижает
сопротивление фильтра воздушному потоку на две трети. Причём этот
эффект уже нельзя объяснить классической аэродинамикой. Дело в том, что
когда размер препятствия становится меньше длины свободного пробега молекул
газа обычные методики расчёта аэродинамических характеристик перестают
работать. А при нормальных условиях длина свободного пробега у молекул
воздуха составляет 65 нанометров.
В своей работе учёные использовали метод
электропрядения: через специальное сопло в сторону мишени под действием
электрического поля выбрасывается струя растворённого полимера, а с
другой стороны распыляется этиловый спирт. Причем струя полимера и капли
спирта имеют противоположные электрические заряды. Сталкиваясь в
воздухе, они формируют тончайшие плёнки из нановолокон.
Испытания показали, что невесомые и
практически невидимые ткани на основе таких волокон задерживают не менее
98% частиц пыли в проходящем воздухе. В экспериментах исследователи
использовали частицы диаметром от 0,2 до 0,3 микрометра — именно такие
субмикронные пылинки не задерживаются носоглоткой, а проникают в лёгкие,
провоцируя многие опасные заболевания.
По мнению российских физиков,
использовать материал можно в различных биологических исследованиях:
если через новый фильтр пропустить анализируемый воздух или воду, а
потом положить его под микроскоп, то задержанные нановолокнами
микроорганизмы будут прекрасно видны под микроскопом.
Результаты исследования российских ученых были опубликованы в научном издании European Polymer Journal.
