p Os pesquisadores do KAIST desenvolveram uma nova técnica de produção de nanofibras chamada 'multispinning centrífugo' que abrirá a porta para a produção em massa segura e econômica de nanofibras de polímero de alto desempenho. Esta nova técnica, que mostrou uma taxa de produção de nanofibras por hora até 300 vezes maior do que o método de eletrofiação convencional, tem muitas aplicações potenciais, incluindo o desenvolvimento de filtros de máscara facial para proteção contra o coronavírus. p Nanofibras são bons filtros de máscara facial porque suas interações mecânicas com partículas de aerossol fornecem uma capacidade maior de capturar mais de 90% das partículas prejudiciais, como poeira fina e gotículas contendo vírus.

p O impacto da pandemia COVID-19 acelerou ainda mais a crescente demanda nos últimos anos por um tipo melhor de máscara facial. Um filtro de máscara com base em nanofibras de polímero que pode bloquear de forma mais eficaz as partículas prejudiciais também tem sido mais procurado à medida que a pandemia continua.

p "Electrospinning 'tem sido um processo comum usado para preparar nanofibras de polímero finas e uniformes, mas em termos de segurança, relação custo-benefício, e produção em massa, tem várias desvantagens. O método de eletrofiação requer um campo elétrico de alta tensão e um alvo eletricamente condutor, e isso dificulta a produção em massa segura e econômica de nanofibras de polímero.

p Em resposta a esta lacuna, 'fiação centrífuga' que utiliza força centrífuga em vez de alta voltagem para produzir nanofibras de polímero tem sido sugerida como uma alternativa mais segura e econômica para a eletrofiação. Escalabilidade fácil é outra vantagem, já que esta tecnologia requer apenas uma fieira giratória e um coletor.

p Contudo, uma vez que a tecnologia de fiação baseada em força centrífuga existente emprega apenas uma única fieira rotativa, a produtividade é limitada e não muito maior do que a de algumas tecnologias avançadas de eletrofiação, como 'eletrofiação de múltiplos bicos' e 'eletrofiação sem bocal. ”Este problema persiste mesmo quando o tamanho da fieira é aumentado.

p Inspirado por essas limitações, uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Do Hyun Kim, do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da KAIST, desenvolveu uma fieira centrífuga de múltiplas fiações com produtividade em massa, seccionando uma fieira giratória em três sub-discos. Este estudo foi publicado como artigo de capa de Letras Macro ACS , Volume 10, Edição 3 em março de 2021.

p Usando este novo spinneret centrífugo multispinning com três sub-discos, o autor principal do artigo, Ph.D. o candidato Byeong Eun Kwak e seus colegas pesquisadores Hyo Jeong Yoo e Eungjun Lee demonstraram a produção em escala de gramas de várias nanofibras de polímero com uma taxa de produção máxima de até 25 gramas por hora, que é aproximadamente 300 vezes maior do que o sistema de eletrofiação convencional. A taxa de produção de até 25 gramas de nanofibras de polímero por hora corresponde à taxa de produção de cerca de 30 filtros de máscara facial por dia em um sistema de fabricação em escala de laboratório.

p Ao integrar as nanofibras de polímero produzidas em massa na forma de um filtro de máscara, os pesquisadores conseguiram fabricar máscaras faciais com desempenho de filtragem comparável às máscaras faciais KF80 e KF94 atualmente disponíveis no mercado coreano. As máscaras KF80 e KF94 foram aprovadas pelo Ministério de Segurança Alimentar e Medicamentosa da Coréia para filtrar pelo menos 80% e 94% das partículas nocivas, respectivamente.

p "Quando nosso sistema é ampliado da escala do laboratório para a escala industrial, a produção em larga escala de nanofibras poliméricas centrífugas multispun será possível, e o custo de filtros de máscara facial baseados em nanofibras de polímero também será reduzido drasticamente, "Kwak explicou.