Materiais Avançados

Sintetizado material perfeito para filtros de ar

Sintetizado material perfeito para filtros de ar
O material é sintetizado em um furo feito em uma tela de policarbonato.[Imagem: Andrei Y. Mikheev]

Filtro perfeito

Pesquisadores russos sintetizaram aquele que eles acreditam ser o material perfeito para proteção do sistema respiratório humano.

Além da área de saúde, sobretudo em epidemias, o material poderá ser usado para filtrar água e ajudar nas pesquisas biológicas. Isso porque, como o material é transparente, basta bombear o ar ou água através do filtro para interceptar os microrganismos, que poderão então ser diretamente observados sob um microscópio.

A transparência e a capacidade extraordinária de filtragem foram possíveis porque o material é um tecido feito com nanofibras de nylon com um diâmetro inferior a 15 nanômetros - o que é muito menos do que o comprimento de onda da luz visível - e largamente espaçadas.

O material é leve (10-20 mg/m2), quase invisível (transmissão luminosa de 95%, mais do que uma janela de vidro), baixa resistência ao fluxo de ar e capacidade de interceptação partículas nanométricas (de 200 a 300 nanômetros).

Resistência ao fluxo de ar

Entre tantas vantagens, destaca-se a baixa resistência do material ao fluxo de ar - uma resistência equivalente a dois terços dos materiais industriais -, o que o torna perfeito para uso em máscaras.

Essa propriedade do material teve como efeito adicional mostrar que, quando um obstáculo - a fibra do material - é menor que o percurso livre das moléculas de gás, os métodos normalmente usados para estimar a resistência aerodinâmica não funcionam.

O percurso livre médio das moléculas de ar - estimado em 65 nanômetros - é a distância média que uma molécula pode cobrir antes de colidir com outra. Só se todos os obstáculos forem muito maiores do que este valor é que o fluxo livre pode ser considerado como um meio contínuo.

A equipe propõe que as propriedades ópticas e de filtragem extraordinárias se originam de um mecanismo especial de buracos "cicatrizantes" e defeitos do filtro. Esses furos literalmente atraem as nanofibras, permitindo usar uma quantidade mínima do material para obter uma resistência mínima ao fluxo de ar.

Segundo eles, o mecanismo de "cura" não funciona na técnica de tecelagem eletrostática (ou electrospinning) convencional, onde as nanofibras são depositadas sobre um substrato completamente ao acaso.

Por isso eles tiveram que desenvolver uma técnica especial na qual o material cresce em um furo feito em uma tela de policarbonato, e não sobre uma base sólida.

Bibliografia:

Filtering and optical properties of free standing electrospun nanomats from nylon-4,6
Andrei Y. Mikheev, Yuri M. Shlyapnikov, Igor L. Kanev, Andrei V. Avseenko, Victor N. Morozov
European Polymer Journal
Vol.: 75, Pages 317-328
DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2016.01.001




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