Maski grafenowe przeciw Covid-19

Symbolem pierwszej linii obrony przed koronawirusem SARS-CoV-2 stała się maseczka. Nie każda jednak chroni skutecznie. Naukowcy z Hongkongu znaleźli na to rozwiązanie.

Aktualizacja: 13.05.2020 21:50 Publikacja: 13.05.2020 18:56

Maski grafenowe przeciw Covid-19

Foto: shutterstock

Światowa Organizacja Zdrowia zaleca, by w miejscach publicznych, zwłaszcza w sytuacjach, w których fizyczne dystansowanie jest trudne lub niemożliwe, nosić maseczki zasłaniające usta i nos. Przyjmuje się przy tym zasadę, że lepsza jest jakakolwiek maska niż żadna. Nie zawsze jest to prawda.

Do najlepszych należą specjalne maski chirurgiczne wykonane z włókien polimerowych. Nie do końca nadają się one jednak do użytku poza szpitalami, mają bowiem pewne ograniczenia. Zapobiegają wydostawaniu się wirusów z nosa i ust użytkownika na zewnątrz. W niewielkim stopniu są natomiast barierą dla zarazków zewnętrznych wdychanych przez noszącego maskę. Koronawirusy mają od 80 do 120 nm średnicy, podczas gdy przestrzenie między wiązaniami włókien materiału są znacznie większe.

Poza tym sama maska używana przez osobę chorą, niekoniecznie na Covid-19, stanowi potencjalnie poważne źródło zakaźne, jeżeli nie zostanie zutylizowana. Maski należy wyrzucić po każdym użyciu lub wysterylizować przed ponownym użyciem. Problem jednak w tym, że najczęściej stosowane maseczki na bazie polimerów są trudne do sterylizacji nawet za pomocą pary, a ich utylizacja, która powinna być jak najszybsza, zaczyna już stanowić poważne wyzwanie dla środowiska naturalnego. Szacuje się bowiem, że każdego dnia na świecie jest produkowane ok. 40 milionów sztuk sprzętu chroniącego przed infekcjami koronawirusem. To oznacza także 15 tys. ton odpadów dziennie, z których większość musi zostać spalona. Przekłada się to na zwiększenie emisji dwutlenku węgla.

Rozwiązanie tego problemu znaleźli naukowcy z Wydziału Inżynierii Przemysłowej i Systemów The Hong Kong Polytechnic University – PolyU. Zespół kierowany przez prof. Guijuna Li opracował laserowy proces produkcji, polegający na nakładaniu kilku warstw arkusza węgla na dostępne w handlu maski z włókniny. Powłoka sprawia, że maski stają się superhydrofobowe, co powoduje, że nie przylegają do ich powierzchni zarażone krople wydzieliny gardłowo-nosowej nosicieli koronawirusa. Takie maski są produkowane w technologii LIFT (ang. Laser-Induced Forward Transfer). Wykorzystuje ona pulsacyjną wiązkę laserową o czasie trwania impulsu 10 ns. Metoda LIFT jest kompatybilna z systemem roll-to-roll, co oznacza, że można ją łatwo zintegrować z istniejącymi automatycznymi liniami produkcyjnymi innych rodzajów masek sanitarnych.

Grafen jest materiałem superhydrofobowym, co oznacza, że ma zdolność do samooczyszczenia.

– Pod tym względem można go porównać do liścia lotosu – podkreśla Li w artykule opublikowanym w „Physics World". – Krople wody staczają się z powierzchni maski, zanim zdążą do niej przylgnąć.

Ale to niejedyna zaleta maseczki z domieszką grafenu. Bez żadnego ryzyka można jej używać wielokrotnie i to bez konieczności prania w wysokich temperaturach. Wystarczy wystawić ją na działanie promieni słonecznych przez 40 do 100 sekund. Grafen pochłania ponad 95 proc. światła w widmie słonecznym od 300 do 2500 nm, dlatego powlekane nim maski szybko zwiększają temperaturę, osiągając samoistnie 70 st. C już po 40 sekundach oświetlenia słonecznego. Po 100 sekundach, czyli niecałych dwóch minutach, osiągają temperaturę powierzchni ponad 80 st. C, co daje pełną gwarancję zniszczenia wielu rodzajów wirusów, w tym przede wszystkim koronawirusów SARS-CoV-2. Dzięki temu maska może w bardzo krótkim czasie zostać ponownie użyta bez żadnych skutków ubocznych. W przypadku uszkodzenia będzie ją można poddać recyklingowi bez konieczności spalania i zatruwania środowiska.

Światowa Organizacja Zdrowia zaleca, by w miejscach publicznych, zwłaszcza w sytuacjach, w których fizyczne dystansowanie jest trudne lub niemożliwe, nosić maseczki zasłaniające usta i nos. Przyjmuje się przy tym zasadę, że lepsza jest jakakolwiek maska niż żadna. Nie zawsze jest to prawda.

Do najlepszych należą specjalne maski chirurgiczne wykonane z włókien polimerowych. Nie do końca nadają się one jednak do użytku poza szpitalami, mają bowiem pewne ograniczenia. Zapobiegają wydostawaniu się wirusów z nosa i ust użytkownika na zewnątrz. W niewielkim stopniu są natomiast barierą dla zarazków zewnętrznych wdychanych przez noszącego maskę. Koronawirusy mają od 80 do 120 nm średnicy, podczas gdy przestrzenie między wiązaniami włókien materiału są znacznie większe.

Nauka
Przełomowe ustalenia badaczy. Odkryto życie w najbardziej „niegościnnym” miejscu na Ziemi
Nauka
Wyjątkowa pełnia już dziś. O której na niebie pojawi się Księżyc Bobrów?
Nauka
Skąd wzięły się dziwne kratery na Syberii? Badacze mają nową hipotezę
Nauka
Kiedy wybuchnie superwulkan Yellowstone? Najnowsze obliczenia amerykańskich badaczy
Materiał Promocyjny
Klimat a portfele: Czy koszty transformacji zniechęcą Europejczyków?
Nauka
Ewolucja na oczach naukowców. Niezwykłe wyniki 30-letniego eksperymentu