Vloeibaar polymeer wordt uitgerekt om nanovezels te maken die worden gebruikt om de efficiëntie van stoffen maskers te verhogen. Krediet: BYU-foto
De stoffen maskers die velen tegenwoordig sporten, bieden enige bescherming tegen COVID-19. Ze bieden echter doorgaans veel minder dan de professionele N95-maskers die door gezondheidswerkers worden gebruikt.
Dat kan binnenkort veranderen. Onlangs werkten studenten van BYU’s College of Engineering samen met Nanos Foundation om een nanovezelmembraan te ontwikkelen dat tussen de stukken stof kan worden ingeklemd in een zelfgemaakt masker.
Hoewel het typische stoffen masker van tegenwoordig misschien minder dan 50% van de virusdeeltjes blokkeert, zal het membraan – dat gemaakt kan worden met eenvoudige, goedkope materialen – 90 tot 99% van de deeltjes kunnen blokkeren, waardoor de effectiviteit toeneemt terwijl het ademend vermogen behouden blijft.
De membranen worden gemaakt door middel van een proces dat “electrospinning” wordt genoemd, waarbij een polymeerplastic in een oplossing wordt opgelost en vervolgens een elektrische stroom wordt gebruikt om een druppel van het polymeer door een naald naar beneden te bewegen. Terwijl de druppel versnelt, strekt hij zich uit tot een zeer kleine vezel die een statische lading behoudt.
“Die nanovezels komen willekeurig op een verzamelaar terecht om een soort niet-geweven gaas te maken”, zegt Katie Varela, senior werktuigbouwkundige bij de BYU in het projectteam.
De resterende lading in de vezels is gunstig, legde ze uit, omdat virusdeeltjes ook een statische lading hebben. “Als ze dicht bij je masker komen, worden ze statisch aangetrokken door het masker en kunnen ze er niet doorheen, zodat je geen virussen kunt inademen.”
Naast de dramatische verbetering van de werkzaamheid is een ander belangrijk voordeel van de nanovezelmaskers dat ze, in tegenstelling tot traditionele N95-maskers, die de reputatie hebben warm en benauwd te zijn, de circulatie van (gefilterde) lucht, water en warmte mogelijk maken.
“Het is tegenwoordig niet alleen moeilijk om een N95-masker te vinden, maar het beste masker is nutteloos als je het niet draagt”, zegt Will Vahle, directeur van Nanos Foundation. “Onze nanovezelmembranen zijn zes keer gemakkelijker door te ademen dan bestaande N95-maskers, waardoor ze koeler, droger en comfortabeler zijn.”
De groep is van plan om de instructies voor het maken van de membranen open source te maken. Ze hopen dat non-profitorganisaties de instructies zullen gebruiken om lokale sites op te zetten waar mensen hun maskers kunnen binnenbrengen om te worden voorzien van een membraan. Ze hopen ook dat andere ingenieurs hun werk als springplank zullen gebruiken om effectievere filters te produceren.
“We hadden ons eigen productieproces voor nanovezels,” zei Vahle over de oorsprong van het project, “maar we realiseerden ons, hé, we hebben hier enige expertise in – waarom krijgen we dit niet bij elkaar en brengen we een versie uit die iedereen kan doen?”
Een close-up van enkele nanovezels die onlangs zijn rondgedraaid en op een schijf zijn geplaatst om te testen. Krediet: BYU-foto
Toen Vahle en zijn collega’s de BYU benaderden om samen aan het project te werken, “greep BYU de kans met beide handen aan”, zei Vahle. Naast het verstrekken van financiering en faciliteiten, bracht de universiteit het bedrijf in contact met “fantastische studenten, die echt blijk hebben gegeven van een ongelooflijke werkethiek en een drive om mensen in nood te helpen.”
Het gebruik van geavanceerde wetenschap om onmiddellijk een positieve impact te hebben, is ook zeer waardevol geweest voor de BYU-studenten aan het project.
“Deze ervaring maakt de dingen heel echt”, zei Varela. “Ik ben erg blij dat ik kan helpen met deze strijd tegen COVID-19 om mensen over de hele wereld en in mijn gemeenschap te helpen.”
Aangeboden door Brigham Young University
