Multispun Sentrifugal Nanofibers Memutar Efektif Baru pada Masker COVID-19

Angka. (A) Ilustrasi skema proses produksi serat nano polimer sentrifugal multispinning. (B) Serat nano polimer yang dipintal dari sistem. Peningkatan jumlah sub-disk menunjukkan peningkatan produktivitas yang proporsional. (C) Masker wajah dan filter masker diproduksi dengan serat nano yang diproduksi secara massal (sisipan). Kredit: Profesor Do Hyun Kim, KAIST

KAIST Para peneliti telah mengembangkan teknik produksi serat nano baru yang disebut ‘sentrifugasi multispinning’ yang akan membuka pintu untuk produksi massal serat nano polimer kinerja tinggi yang aman dan hemat biaya. Teknik baru ini, yang telah menunjukkan tingkat produksi serat nano 300 kali lebih tinggi pada jam dibandingkan dengan metode electrospinning konvensional, memiliki beberapa aplikasi potensial termasuk pengembangan filter masker wajah untuk perlindungan virus corona.

Serat nano menghasilkan filter yang baik untuk masker wajah karena interaksi mekanisnya dengan partikel aerosol memberi kemampuan lebih besar untuk menjebak lebih dari 90% partikel berbahaya seperti debu halus dan tetesan yang mengandung virus.

Dampak dari COVID-19 Pandemi juga telah mempercepat meningkatnya permintaan dalam beberapa tahun terakhir akan jenis masker wajah yang lebih baik. Filter masker berdasarkan serat nano polimer yang dapat memblokir partikel berbahaya secara lebih efektif juga memiliki permintaan yang lebih tinggi saat pandemi berlanjut.

‘Electrospinning’ telah menjadi proses umum yang digunakan untuk menyiapkan serat nano polimer yang halus dan seragam, tetapi dalam hal keamanan, efisiensi biaya, dan produksi massal, ini memiliki beberapa kelemahan. Metode electrospinning memerlukan medan listrik tegangan tinggi dan target penghantar listrik, dan ini mencegah produksi massal yang aman dan efisien dengan biaya rendah dari serat nano polimer.

Menanggapi kekurangan ini, “pemintalan sentrifugal” yang menggunakan gaya sentrifugal sebagai pengganti tegangan tinggi untuk menghasilkan serat nano polimer telah disarankan sebagai alternatif yang lebih aman dan lebih mahal untuk elektrofilamen. Skalabilitas yang mudah adalah keuntungan lain, karena teknologi ini hanya membutuhkan pemintal berputar dan kolektor.

Namun, karena teknologi pemintalan sentrifugal berbasis gaya yang ada hanya menggunakan pemintalan putar tunggal, produktivitasnya terbatas dan tidak jauh lebih tinggi daripada beberapa teknologi penguliran listrik canggih seperti ‘pelapisan elektrik multi-nosel’ dan ‘pelapisan elektrik bebas’. Nozel ‘ . Masalah ini tetap ada bahkan saat ukuran rantai ditingkatkan.

Terinspirasi oleh keterbatasan ini, tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Do Hyun Kim dari Departemen Teknik Kimia dan Biomolekuler KAIST mengembangkan mesin pemintalan sentrifugal multispinning dengan produktivitas massal, memotong roda pemintalan yang berputar menjadi tiga sub-cakram. Studi ini diterbitkan sebagai artikel sampul pertama ACS Macro Letters, Volume 10, Edisi 3 pada Maret 2021.

Surat Makro ACS Maret 2021 Sampul

Peneliti KAIST telah mengembangkan teknik produksi serat nano baru yang disebut ‘sentrifugasi multispinning’ yang akan membuka pintu untuk produksi massal serat nano polimer kinerja tinggi yang aman dan hemat biaya. Teknik baru ini, yang telah menunjukkan tingkat produksi serat nano 300 kali lebih tinggi pada jam dibandingkan dengan metode electrospinning konvensional, memiliki beberapa aplikasi potensial termasuk pengembangan filter masker wajah untuk perlindungan virus corona. Kredit: Profesor Do Hyun Kim, KAIST

Menggunakan benang sentrifugal multispinning baru dengan tiga sub-cakram, kandidat doktoral kandidat Byeong Eun Kwak dan rekan penelitiannya Hyo Jeong Yoo dan Eungjun Lee mendemonstrasikan produksi skala gramatikal dari berbagai serat nano polimer dengan tingkat produksi maksimum 25 gram per jam, yang mana kira-kira 300 kali lebih tinggi daripada sistem electrospinning konvensional. Laju produksi hingga 25 gram serat nano polimer per jam sesuai dengan laju produksi sekitar 30 filter masker wajah per hari dalam sistem manufaktur skala laboratorium.

Dengan mengintegrasikan serat nano polimer yang diproduksi secara massal dalam bentuk filter masker, para peneliti dapat membuat masker wajah yang memiliki kinerja filtrasi yang sebanding dengan masker wajah KF80 dan KF94 yang saat ini tersedia di pasar Korea. Masker KF80 dan KF94 telah disetujui oleh Kementerian Keamanan Makanan dan Medis Korea untuk menyaring setidaknya 80% dan 94% partikel berbahaya.

“Ketika sistem kami ditingkatkan dari skala laboratorium ke skala industri, produksi skala besar dari serat nano polimer sentrifugal multispun akan dimungkinkan, dan biaya filter masker wajah berbasis serat nano polimer juga akan diturunkan secara dramatis.”, Kwak menjelaskan .

Referensi: “Produksi Sentrifugal Multispinning Skala Besar dari Polimer Mikro dan Nanofiber untuk Aplikasi Filter Masker dengan Potensi untuk Serat Multikomponen Campuran Cospinning” oleh Byeong Eun Kwak, Hyo Jeong Yoo, Eungjun Lee dan Do Hyun Kim, 17 Februari 2021, Surat Makro ACS.
DOI: 10.1021 / acsmacrolett.0c00829

Pekerjaan ini didukung oleh Program Singularitas Global yang didanai oleh KAIST untuk tahun 2020.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Alat-alat baru dibutuhkan untuk mencegah pandemi penyakit tanaman

Mengamati penyakit tanaman dapat mengungkapkan keamanan pangan. Penyakit tanaman tidak berhenti di perbatasan negara, dan kilometer lautan juga tidak mencegah penyebarannya. Itulah mengapa pengawasan...

Ilmuwan Menjelajahi Tesla Roads Jangan Ambil – Dan Temukan Kekuatan Baru Berguna dalam Penemuan Centennial

Foto eksposur ganda Nikola Tesla pada bulan Desember 1899 duduk di laboratoriumnya di Colorado Springs di sebelah kaca pembesar generator tegangan tinggi sementara mesin...

Untuk Mempercepat Akses, Mikroskopi yang Sangat Dapat Diputar Meninggalkan “Di Bawah Kisi”

Contoh desain ubin yang digunakan pada ulat percobaan C. elegans. Mesin non-grid memberi model fleksibilitas sementara untuk dengan cepat memasuki lingkungan yang menyenangkan....

Lingkar Kuno Munculnya Tektonik Lempeng Data 3,6 Miliar Tahun Lalu – Peristiwa Penting untuk Memperkaya Kehidupan Bumi

Zirkonia yang dipelajari oleh tim peneliti, difoto menggunakan katodoluminesensi, memungkinkan tim untuk melihat bagian dalam kristal menggunakan mikroskop elektron khusus. Lingkar zirkon adalah...

Bisakah kita mengurangi kecanduan opioid? [Video]

Pada 2017, jutaan orang di seluruh dunia kecanduan opioid dan 115.000 meninggal karena overdosis. Opioid adalah obat penghilang rasa sakit paling manjur yang kita miliki,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.