عملکرد هوشمندانه ماسک های نانوالیاف N99 در به دام انداختن ذرات در اندازه های مختلف

عملکرد هوشمندانه ماسک N99

تا قبل از سال 2019، به احتمال زیاد، شما هیچ اطلاعی در مورد ماسک های N99 نداشتید. یا احتمالا تصور می کردید که ماسک های N99 مانند آبکش های توری مانند بسیار ریزی هستند که ذرات بزرگ تر از منافذ را فیلتر می کنند، اما ذرات کوچک تر را عبور می دهند. اگرچه این تصور می تواند تا حدی در مورد ماسک های معمولی 3 لایه  و غیر نانویی درست باشد. اما باید بدانید که این روش کار ماسک های نانوالیاف N99 نیست.

ماسک های N99 از چندین مکانیزم برای فیلتر و به دام انداختن ذرات استفاده می کنند. در واقع بیشتر ذراتی که توسط این ماسک ها فیلتر می شوند بسیار کوچک تر از منافذ الیاف آن ها هستند. بر خلاف تصور، ذرات بزرگ و یا بسیار کوچک به راحتی فیلتر می شوند. این ذرات متوسط هستند که کار ماسک ها را دشوار می کنند. به این ترتیب می توان گفت که ماسک های N99 به هیچ وجه شبیه آبکش نیستند و به صورت بسیار هوشمندانه، از مکانیزم های مختلفی برای فیلتر و جذب ذرات در سایزهای مختلف استفاده می کنند.

چسبیدن ذرات به الیاف:

در مقیاس میکروسکوپی همه چیز در بین الیاف ماسک های N99 چسبنده است. چون در این مقیاس نیروهای چسبندگی قوی واندروالسی در جریان است. در نتیجه ذرات بین منافذ الیاف گیر نمی کنند بلکه ذراتی که با الیاف تماس پیدا می کنند به آن ها می چسبند. پس بهتر است به جای تصور ماسک های N99 به صورت توری، آن ها را مانند تارعنکبوتی فرض کنید که حشرات به آن می چسبند.

چند تار عنکبوت بهتر از یکی است:

بر خلاف آبکش که استفاده از چند آبکش پشت سر هم تاثیری بر عملکرد آن ندارد، لایه های بیشتر الیاف چسبنده یعنی شانس بیشتری که ذرات به الیاف بچسبند. اینکه چه ذراتی با الیاف برخورد می کنند، به اندازه ی آن ها وابسته است. ذرات بزرگ (بزرگ تر از 1 نانومتر)، به حدی سنگین هستند (اینرسی بالایی دارند) که در یک خط صاف حرکت می کنند. در نتیجه با الیاف برخورد کرده و می چسبند. ذرات بسیار کوچک (کوچک تر از 0.1 نانومتر) به حدی سبک هستند که توسط مولکول های هوا به جهات مختلف پرتاب می شوند. به این ترتیب شانس برخورد آنها با الیاف بیشتر شده و به الیاف می چسبند.

در این بین ذرات متوسط (در حدود 0.3 نانومتر)، سخترین ذرات برای فیلترینگ هستند، چراکه نه در یک خط صاف حرکت می کنند و نه به اطراف پرتاب می شوند. در عوض توسط جریان هوای تنفسی حمل شده و از بین الیاف عبور می کنند. اینجاست که ماسک های N99 آخرین حقه خورد را رو می کنند و از تکنولوژی نانوالیاف برای غلبه بر این مشکل استفاده می کند.

جذب ذرات توسط میدان الکتریکی نانوالیاف:

نانوالیاف به کار رفته در ماسک های N99، با داشتن میدان الکتریکی (به دلیل تولید به روش الکترواسپینیگ)، ذرات را باردار کرده و آن ها را جذب می کنند. این الیاف می توانند تا 10 برابر الیاف معمولی ذرات را فیلتر کنند (خاصیت جذب الکترواستاتیکی)

به این ترتیب، روش عملکرد ماسک های نانوالیاف به این صورت است که علاوه بر فلیتر 100% ذرات بزرگ و کوچک، درصد بالایی از ذرات متوسط را نیز فیلتر می کنند و با فیلتر و جذب بالاتر از 99% ذرات در گروه ماسک های N99 قرار می گیرند.