Nhà vật lý nghĩ ra cách tạo màng lọc khẩu trang cấp độ N95 bằng máy làm kẹo bông

Khẩu trang có nhiều loại khác nhau, từ loại thủ công đến loại thương mại và loại dùng trong y tế. Sự khác biệt lớn nhất giữa chúng là chất lượng màng lọc để hấp phụ virus. Các loại khẩu trang vải tự chế hay khẩu trang thông thường đều không thể lọc các hạt chứa virus Covid-19. Thiết kế hiện có duy nhất có thể chặn các hạt chứa virus Covid-19 là khẩu trang tiêu chuẩn N95.

Điều này là do nó chứa một lớp màng lọc tích điện có thể thu hút và bẫy các giọt sol khí, các hạt chứa virus và vi khuẩn ở cấp độ hàng trăm nanomet. Thật không may, lớp polyme tích điện này được sản xuất bằng phương pháp quay điện công nghiệp tinh vi nên hơi khó (không phải là không thể) để tái tạo bằng cách sử dụng các vật liệu thông dụng. Đây cũng là lý do tại sao khẩu trang N95 đắt tiền và có nguồn cung không ổn định.

Tuy nhiên mới đây, Phó giáo sư Mahesh Bundy của Viện Khoa học Công nghệ Okinawa (OIST) đã đưa ra một phương pháp sản xuất khẩu trang lấy cảm hứng từ nguyên lý của lớp màng lọc tĩnh điện của khẩu trang N95. Đặc biệt, quá trình sản xuất dựa trên cách vận hành của... máy làm kẹo bông.

Máy làm kẹo bông gòn được cấu tạo bởi một hộp đựng nhỏ hình trụ bên trong có thể quay với tốc độ cao và một hộp đựng bên ngoài như thùng phuy lớn bao quanh nó. Hộp hình trụ nhỏ có các lỗ nhỏ để đường caramel được đẩy ra như kẹo bông. Phó giáo sư Bandy đã sửa đổi máy làm kẹo bông và sử dụng pin ô tô để tạo điện áp.

Thay vì đường, Bandy đã đổ polyme polypropylene dạng bột vào bình chứa hình trụ nhỏ. Loại polyme này có thể được làm từ nhựa polypropylene, là vật liệu tương tự như chai nhựa tái định hình PET. Khi vật chứa hình trụ bắt đầu quay, nó làm nóng polyme và tạo ra một khối bột gồm các sợi nano tích điện. Kết quả thu được sau khi ép phẳng là một loại vải sợi nano tích điện làm bằng polypropylene.

sợi nano tích điện (ảnh bên trái) và lớp tích điện của khẩu trang N95 (ảnh bên phải) khi so sánh dưới kính hiển vi điện tử cho thấy không có sự khác biệt về cấu trúc.

Sau đó, ông đã tạo ra một loại khẩu trang 5 lớp, bằng cách xếp xen kẽ 3 lớp vải sợi nano tích điện được tạo ra bằng phương pháp này và 2 loại vải sợi nano không tích điện. Kết quả thử nghiệm cho thấy khẩu trang này có cùng mức hiệu suất diệt virus tương tự khẩu trang N95.

Mahesh Bundy đang nghiên cứu về đơn vị vật lý phi tuyến và phi cân bằng và toán học ứng dụng vào các vấn đề sinh học tại OIST. Vào tháng 5/2020, với tư cách là thành viên của nhóm nghiên cứu quốc tế về Covid-19, ông cũng đã đóng góp một bài báo nghiên cứu giải thích nguy cơ lây lan Covid-19 của những người mang mầm bệnh không có triệu chứng.

• Một phần ba trọng lượng của máy giặt cửa ngang là bê tông
• MIT vô tình phát minh ra vật liệu siêu đen mới, đen hơn cả Vantablack trên BMW X6
• Tại sao thiếu ngủ có thể khiến cơ thể dễ bị nổi mụn?