p Uma equipe de pesquisa do Instituto de Biofísica Teórica e Experimental da Academia Russa de Ciências sintetizou um material perfeito para proteção dos órgãos respiratórios, pesquisa analítica e outros fins práticos. Um tecido quase sem peso feito de nanofibras de náilon com diâmetro inferior a 15 nm supera qualquer outro material semelhante em termos de filtragem e propriedades ópticas. p Os cientistas, cujo trabalho é publicado no European Polymer Journal , caracterizar seu material como leve (10-20 mg / m2), quase invisível (95 por cento de transmissão de luz, mais do que o vidro da janela), mostrando baixa resistência ao fluxo de ar e interceptação eficiente de <1 micrômetro de matéria particulada fina.

p "Nanofibras" é mais do que uma palavra da moda no artigo dos pesquisadores. Anteriormente, a mesma equipe demonstrou que a redução do diâmetro da fibra de 200 nm para 20 nm diminuiu a resistência do filtro ao fluxo de ar em dois terços, e que esse efeito não podia mais ser explicado pela aerodinâmica clássica. Quando o tamanho de um obstáculo é menor do que o caminho livre das moléculas de gás, os métodos padrão que estimam a resistência aerodinâmica com base na teoria do contínuo não funcionam mais. Em condições normais, o caminho livre médio das moléculas de ar é de 65 nm.

p O caminho livre médio é a distância média que uma molécula cobre antes de colidir com outra. Se todos os obstáculos forem maiores do que este valor, o fluxo livre que chega até eles pode ser considerado um meio contínuo.

p Os cientistas usaram uma técnica chamada eletrofiação, na qual um jato de um polímero dissolvido é ejetado através de um bico especial direcionado a um alvo sob a influência de um campo elétrico. O etanol é eletrosprayed do lado oposto. O jato de polímero e os íons de álcool recebem as cargas elétricas opostas. Colidindo no ar, eles formam filmes fibrosos ultrafinos. A tecnologia de eletrofiação como forma de produzir filtros fibrosos não tecidos foi desenvolvida na década de 1950 para purificar o ar na indústria atômica. Contudo, os pesquisadores introduziram uma melhoria importante. Em vez de obter nanomatas em um substrato condutor sólido, a nova tecnologia produziu um filtro livre cobrindo um orifício de 55 mm em uma tela de policarbonato não condutiva.

p O trabalho publicado completa o ciclo de artigos dos autores dedicados ao desenvolvimento da tecnologia de fabricação e estudos de nanofiltros fabricados com este novo processo. As propriedades ópticas e de filtragem exclusivas originam-se de um mecanismo especial de "cura" de orifícios e defeitos em filtros autônomos. Esses orifícios literalmente atraem fibras que pousam na superfície do filtro. Como resultado, um bom filtro sem grandes orifícios pode ser obtido a partir de uma quantidade mínima de nanofibras, e consequentemente, com uma resistência mínima ao fluxo de ar. Além disso, a cura ativa de grandes orifícios entre os fios fornece aos filtros as propriedades inerentes aos filtros com poros calibrados, as chamadas membranas gravadas em traços (nucléporos). Os cientistas também demonstraram que o mecanismo de "cura" não funciona na técnica de eletrofiação convencional, na qual as nanofibras são depositadas em um substrato condutor de forma totalmente aleatória.

p O teste de náilon-4, 6 filmes eletrofiados demonstraram que tecidos quase sem peso e invisíveis prendem não menos que 98 por cento das partículas de poeira transportadas pelo ar. Para teste, os cientistas usaram partículas de 0,2 a 0,3 mícrons de diâmetro. Isso corresponde aproximadamente à quantidade de poeira que não é capturada pela faringe nasal e penetra nos pulmões, causando uma série de condições médicas perigosas. Partículas submicrônicas ( <1 micrômetro de diâmetro) são os usados ​​também para testar filtros industriais e médicos. Para avaliar o desempenho, a resistência ao fluxo de ar também é testada.

p Os experimentos para medir a resistência foram feitos em amostras singulares até agora. Em filtros reais, uma superfície multicamadas com uma configuração complexa é normalmente usada. Os experimentos mostraram que o náilon-4, 6 o material de filtragem apresentou as melhores propriedades de todos os tipos de tecido descritos anteriormente. Em termos da extensão da interceptação para a proporção do peso do filtro e da resistência de interceptação para a proporção do fluxo de ar, o novo material de filtragem supera qualquer equivalente existente por várias vezes.

p Discutindo as possíveis aplicações deste material, os cientistas afirmam que é mais do que a purificação óbvia do ar e da água a partir de partículas. Como o material ultrapassa o vidro em transparência, pode ser usado em pesquisas biológicas. Por exemplo, depois de bombear ar ou água através do novo filtro, microrganismos interceptados podem ser observados diretamente no filtro transparente ao microscópio. Novamente, este efeito é devido aos fios ultrafinos. Sua espessura é significativamente menor do que até mesmo o comprimento de onda da luz visível.