غشاء من الألياف النانوية يحل محل مادة قناع القماش المصهور بالنفخ

مادة ترشيح القناع: غشاء من الألياف النانوية

تتميز الأغشية النانوية الوظيفية المغزولة كهربائياً بأقطار صغيرة، تتراوح بين 100 و300 نانومتر، وتتمتع بخصائص الوزن الخفيف، ومساحة السطح الكبيرة، والفتحة الصغيرة، ونفاذية الهواء الجيدة، وغيرها. وهذا ما يجعلها مثالية لتطبيقات الترشيح الدقيق في مجالات مثل ترشيح الهواء والماء، والحماية الخاصة، والمواد الطبية الواقية، وورش العمل المعقمة للأجهزة الدقيقة، وغيرها. ولا يمكن مقارنة مواد الترشيح الحالية بها من حيث صغر الفتحة.

برزت أغشية الألياف النانوية كمادة مبتكرة، ولها تطبيقات عديدة في مجال فصل الأغشية. وبعد أن تم تسويقها بالفعل في بعض تطبيقات ترشيح الهواء، أصبحت مواد الألياف النانوية موضع اهتمام متزايد في فصل السوائل، وخاصة في معالجة المياه، وذلك بفضل صغر حجم مسامها وانتظامها، بالإضافة إلى مقاومتها الهيدروليكية المنخفضة الناتجة عن مساميتها العالية. علاوة على ذلك، فإن مساحات سطحها الكبيرة نسبيًا تُمكّن من استخدامها في تطبيقات الامتزاز.

ميزة غشاء الألياف النانوية

يتكون سوق الكمامات الحالي بشكل أساسي من القطن غير المنسوج والقطن المصهور بالنفخ، ويبلغ سمك القماش غير المنسوج حوالي 20 ميكرومتر. يبلغ حجم القطن المصهور بالنفخ حوالي 1-5 ميكرومتر. يمكن أن تتراوح فتحة غشاء الألياف النانوية بين 100 و300 نانومتر.

يقارن بالأقمشة المصنعة بتقنية النفخ بالذوبان والمواد النانوية

يستخدم النسيج المصهور بالنفخ على نطاق واسع في السوق الحالية، وهو عبارة عن ألياف بوليمرية من البولي بروبيلين يتم صهرها بدرجة حرارة عالية، ويبلغ قطرها حوالي 1-5 ميكرومتر.

يبلغ قطر غشاء الألياف النانوية الذي تنتجه شركة Shandong Blue future من 100 إلى 300 نانومتر.

مقارنة بين مبدأ الترشيح واستمرارية الاستقرار

تعتمد الأقمشة المصهورة بالنفخ المتوفرة في السوق حاليًا على الامتزاز الكهروستاتيكي لتحسين قدرتها على الترشيح، حيث يتم استقطاب المادة بواسطة الشحنة الكهروستاتيكية، مما يُكسبها شحنة مستقرة. ولتحقيق كفاءة ترشيح عالية ومقاومة ترشيح منخفضة، إلا أن التأثير الكهروستاتيكي وكفاءة الترشيح يتأثران بشدة بدرجة حرارة ورطوبة الجو. تتلاشى الشحنة تدريجيًا مع مرور الوقت، مما يسمح للجسيمات الممتزة على سطح القماش بالمرور عبره، وبالتالي يصبح أداء الحماية غير مستقر وسريعًا.

غشاء الألياف النانوية من شاندونغ بلو فيوتشر يتميز بالعزل الفيزيائي، ولا يتأثر بالشحنات الكهربائية أو العوامل البيئية. يعزل الملوثات على سطح الغشاء، مما يضمن أداءً وقائيًا مستقرًا وفعالية طويلة الأمد.

مقارنة بالميزات الإضافية ومعدل التسريب

نظراً لأن تقنية تصنيع الأقمشة بالنفخ الذائب تعتمد على درجات حرارة عالية، يصعب إضافة وظائف أخرى إليها، كما يستحيل إضافة خصائص مضادة للميكروبات من خلال المعالجة اللاحقة. ونظراً لانخفاض الخصائص الكهروستاتيكية للأقمشة بالنفخ الذائب بشكل كبير أثناء إضافة المواد المضادة للميكروبات، فإنها تفقد قدرتها على الامتصاص.

تُضاف هذه الخاصية المضادة للبكتيريا والالتهابات إلى مواد الترشيح المتوفرة في السوق، وذلك عبر مواد أخرى. تتميز هذه المواد بفتحات واسعة، حيث تُقتل البكتيريا بفعل الاصطدام، بينما تلتصق الملوثات المتبقية بالنسيج المصهور بفعل الشحنة الساكنة. تستمر البكتيريا في البقاء حتى بعد زوال الشحنة الساكنة، مما يقلل بشكل كبير من فعالية الترشيح المضادة للبكتيريا، ويرفع معدل تسرب الملوثات.

يتم تصنيع غشاء الألياف النانوية في ظروف معتدلة، مما يسهل إضافة المواد الفعالة بيولوجيًا والمواد المضادة للبكتيريا. معدل التسرب منخفض.

أصبحت الكمامات النانوية كمامات واقية فعّالة بفضل أدائها العالي في الترشيح. فإلى جانب القطن المصهور المنفوخ، والعلامات النانوية المضادة للبكتيريا، تُضاف طبقة من غشاء الألياف النانوية بمسامات دقيقة تتراوح بين 100 و300 ميكرومتر. يتميز سطحها ببنية دقيقة المسام تشبه نسيج العنكبوت، مع تغيرات معقدة في بنيتها ثلاثية الأبعاد، كالاتصال الشبكي، وإدخال الثقوب، وانحناء القنوات، مما يمنحها وظيفة ترشيح سطحية ممتازة. تتميز الكمامات النانوية المصنوعة من هذه المادة بكفاءة حاجز عالية، وعمر افتراضي طويل، ورقة، وقابلية للتهوية، كما أنها تحقق ترشيحًا أكثر دقة، ما يحل عيوب مواد الترشيح الحالية: حيث يتغير امتصاص الشحنات في القطن المصهور المنفوخ مع مرور الوقت وتغير البيئة، ما يؤدي إلى ضعف وظيفة الترشيح. ويمكن ربط وظيفة مكافحة البكتيريا بها مباشرةً، ما يحل مشكلة ارتفاع معدل تسرب البكتيريا في المواد المضادة للبكتيريا المتوفرة حاليًا في السوق.

يُعدّ تطوير أقنعة أكثر فعالية وفعالية تدوم لفترة أطول اتجاهاً جديداً في المستقبل، كما أنه يُمثّل اتجاهاً جديداً في مجال الوقاية من الأوبئة.