Ученые из Center for Nanoscale Materials (штат Иллинойс, США) считают, что самодельные тканевые маски для защиты от коронавируса SARS-CoV-2 могут быть достаточно эффективными, если шить их из двух определенных видов тканей.
На фоне нехватки масок люди по всему миру шьют их самостоятельно из тканей, которые удалось обнаружить в домашних запасах, или даже просто из старых вещей. Исследование показывает, что эффективность фильтрации воздуха, содержащего коронавирусные частицы, при использовании тканей в один слой колеблется от 5% до 80% для частиц менее 300 нм и от 5% до 95% для частиц более 300 нм в диаметре.
Но комбинация разных видов тканей может значительно увеличить эффективность самодельной маски, если учитывать эффект не только механической, но и электростатической фильтрации.
Так, хлопок для масок лучше подбирать с высокой плотностью плетения – чем выше этот показатель, тем лучше. А вторым слоем (или несколькими дополнительными слоями к нему) следует добавлять такие ткани, как шелк, шифон и др.
В ходе экспериментов ученые создавали аэрозольное облако из капель разного размера, которого двигалось со скоростью дыхания человека. Для аэрозолей эффективность их фильтрации определяется следующими механизмам: гравитационное осаждение, инерционное столкновение, оседание на барьерной поверхности, диффузия через волокна фильтра и электростатическое притяжение.
Для аэрозолей с частицами от 1 до 10 мкм главную роль играют первые два механизма. Для частиц в диапазоне от 100 нм до 1 мкм более актуальны диффузия и механический перехват их при помощи барьера. Частицы нанометрового размера фильтруются за счет электростатического притяжения, притягиваясь и оседая на волокнах – такие фильтры наиболее эффективны при низких скоростях движения частиц, например, при дыхании.
В ходе своих экспериментов ученые протестировали 15 видов разных тканей. Размеры частиц в аэрозоле составляли от 10 нм до 6 мкм.
Исследование показало, что эффективность фильтрации при использовании таких комбинаций, как хлопок-шелк, хлопок-шифон, хлопок-фланель, составляет более 80% для частиц менее 300 нм и более 90% для частиц диаметром более 300 нм. Ученые считают, что такое повышение качества фильтрации связано с комбинированным эффектом механической и электростатической фильтрации.
Но исследователи также указывают, что зазоры по бокам маски, образующиеся из-за неправильной ее подгонки приводят к снижению эффективности фильтрации на 60% и более. Это говорит о необходимости проведения исследований дизайна масок с учетом возможности их более точной подгонки для каждого конкретного человека.
Также не изучен вопрос, как меняются электростатические характеристики таких комбинированных масок после их стирки и иной дезинфекции.
