TOKYO, Japon – La pandémie Covid-19 a accru la sensibilisation du public à l’importance de l’utilisation du masque pour la protection personnelle. Cependant, lorsque la taille du maillage des tissus de masque est suffisamment petite pour capturer des virus, qui ont généralement une centaine de nanomètres, le tissu restreint généralement également le débit d’air, entraînant un inconfort des utilisateurs. Mais maintenant, les chercheurs du Japon ont trouvé un moyen d’éviter cela.
Dans une étude publiée ce mois-ci dans Avancées des matériaux, Des chercheurs de l’Institut des sciences industriels de l’Université de Tokyo ont surmonté ce goulot d’étranglement et développé un filtre capable de capturer des nanoparticules tels que des virus sans restreindre considérablement le flux d’air. Ils ont géré cet exploit grâce à une conception minutieuse de la structure des pores dans le filtre.
Le filtre est construit à partir de nanofeuilles constitués d’un maillage ordonné composé de porphyrines, qui sont des molécules plates en forme d’anneau avec un trou central. Les minuscules trous dans les molécules de porphyrine sont de taille appropriée pour permettre le passage facile des petites molécules de gaz dans l’air tout en bloquant le mouvement de particules plus grandes, telles que les virus. Les nanofeuilles sont ensuite soutenues sur un tissu modifié avec des nanofibres contenant des pores de plusieurs centaines de nanomètres pour former le filtre.
«Les nanofeuilles à base de porphyrine sont construites par des réactions interfaciales qui sont entraînées par le mouvement des réactifs causée par le gradient de tension de surface à l’interface air-solvant, connu sous le nom de l’effet Marangoni», explique Kazuyuki Ishii, auteur principal Kazuyuki. «Les nanofeuilles sont ensuite compressés et enduits sur un tissu modifié par nanofibre en utilisant une méthode de tampon.»
L’équipe a testé son filtre en utilisant la procédure standard utilisée pour tester les masques faciaux N95. Les résultats des tests de filtration des particules ont révélé que le filtre a piégé efficacement les particules aussi petites que les virus. Le filtre a atteint une efficacité de filtration de particules de 96%, ce qui dépasse l’exigence de 95% pour un masque facial N95.
«Notre filtre à base de porphyrine a collecté des nanoparticules avec un diamètre aussi petit que cent nanomètres», explique Kazuyuki Ishii, auteur principal. « Surtout, le filtre a également montré une diminution minimale de la pression différentielle dans les mesures de débit de gaz.
L’approche de l’équipe impliquant le revêtement nanofeuilles poreuses sur les nanofibres promet de fournir des matériaux capables de filtrer efficacement les petites particules comme les virus tout en maintenant le débit d’air pour assurer le confort et la protection de l’utilisateur.
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L’article «Hybridation des tissus modifiés par nanofibre avec des nanofeuilles à base de porphyrine pour la capture de nanoparticules» a été publié dans Avancées des matériaux à doi: 10.1039 / d5ma00058k.
À propos de l’Institut des sciences industrielles, Université de Tokyo
L’Institut des sciences industrielles de l’Université de Tokyo (Utokyo-II) est l’un des plus grands instituts de recherche par University au Japon. Utokyo-II est composé de plus de 120 laboratoires de recherche – chacun dirigé par un membre du corps professoral – et compte plus de 1 200 membres (environ 400 employés et 800 étudiants) activement engagés dans l’éducation et la recherche. Ses activités couvrent presque tous les domaines de l’ingénierie. Depuis sa fondation en 1949, Utokyo-IIS a travaillé pour combler les énormes lacunes qui existent entre les disciplines académiques et les applications du monde réel.
Kazuyuki Ishii
Institut des sciences industrielles, Université de Tokyo
k-ishii@iis.u-tokyo.ac.jp
Cell: 81-80-4477-8767
Questions fréquemment posées
Quel est le principal objectif des filtres nanoporeux développés dans cette étude?
L’objectif principal des filtres nanoporeux est de capturer efficacement les petites particules, telles que les virus, tout en maintenant un bon flux d’air.
Comment les tissus non tissés modifiés par nanofibre sont-ils améliorés dans cette recherche?
Ils sont améliorés en les hybridant avec des nanofeuilles à base de porphyrine bidimensionnels qui ont des nanopores réguliers.
Quel avantage les filtres hybridés ont-ils par rapport aux filtres traditionnels?
Les filtres hybrides peuvent capturer des particules plus petites que les virus avec seulement une baisse minimale de la pression du débit d’air, ce qui les rend plus efficaces.
