نانومواد

محققان ماسک های صورت گرافن ضد باکتری تولید می کنند

محققان ماسک های صورت گرافن ضد باکتری تولید می کنند

 

محققان ماسک های صورت گرافن ضد باکتری تولید می کنند
بیشتر مواد حاوی کربن را می توان با استفاده از یک سیستم لیزر مادون قرمز CO2 تجاری به گرافن تبدیل کرد. اعتبار: دانشگاه سیتی هنگ کنگ

محققان ماسک های صورت گرافن ضد باکتری تولید می کنند ماسک های صورت به ابزاری مهم در مبارزه با بیماری همه گیر COVID-19 تبدیل شده اند. با این حال ، استفاده یا دفع نامناسب ماسک ها ممکن است منجر به “انتقال ثانویه” شود. یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه سیتی هنگ کنگ (CityU) ماسک گرافن را با کارایی ضد باکتریایی ۸۰٪ تولید کرده است که با قرار گرفتن در معرض نور خورشید برای حدود ۱۰ دقیقه می تواند تقریباً به ۱۰۰٪ برسد. آزمایشات اولیه همچنین نتایج بسیار امیدوار کننده ای را در غیرفعال سازی دو گونه ویروس کرونا نشان داد. ماسک های گرافن به راحتی با هزینه کم تولید می شوند و می توانند به حل مشکلات تهیه مواد اولیه و دفع ماسک های غیر قابل تجزیه بیولوژیکی کمک کنند.

دانشکده ها : این تحقیق توسط دکتر Ye Ruquan ، استادیار گروه شیمی CityU و با همکاری سایر محققان انجام شده است. یافته ها در ژورنال علمی ACS Nano با عنوان “ خود گزارشگری و کشتار سریع باکتریایی افزایش یافته بر روی ماسک گرافن ناشی از لیزر ” منتشر شد.

ماسک های جراحی که معمولاً استفاده می شوند ضد باکتری نیستند. این ممکن است منجر به خطر انتقال ثانویه عفونت باکتریایی شود ، در صورتی که افراد سطوح آلوده ماسک های استفاده شده را لمس کنند یا آنها را به طور نامناسب دور بیندازند. علاوه بر این ، پارچه های مذاب که به عنوان فیلتر باکتری مورد استفاده قرار می گیرند ، بر محیط زیست تأثیر می گذارند زیرا تجزیه آنها مشکل است. بنابراین ، دانشمندان به دنبال مواد جایگزین برای ساختن ماسک بوده اند.

تبدیل سایر مواد به گرافن توسط لیزر

دکتر شما در حال مطالعه استفاده از گرافن ناشی از لیزر در توسعه انرژی پایدار بوده است. زمانی که وی در حال تحصیل دکترای تخصصی بود. چندین سال پیش در دانشگاه رایس مدرک دانشگاهی را دریافت کرد ، تیم تحقیقاتی که وی در آن شرکت کرده و توسط سرپرستش هدایت شد راهی آسان برای تولید گرافن کشف کردند. آنها دریافتند که نوشتن مستقیم روی فیلمهای پلی آمید حاوی کربن (یک ماده پلاستیکی پلیمری با پایداری حرارتی بالا) با استفاده از سیستم لیزر مادون قرمز CO ۲ می تواند گرافن متخلخل ۳-D ایجاد کند. لیزر ساختار ماده اولیه را تغییر می دهد و از این رو گرافن تولید می کند. به همین دلیل به آن گرافن ناشی از لیزر گفته می شود.

گرافن به دلیل خواص ضد باکتریایی خود شناخته شده است ، بنابراین در اوایل سپتامبر گذشته ، قبل از شیوع COVID-19 ، تولید ماسک های عالی با گرافن ناشی از لیزر از قبل در ذهن دکتر Ye قرار گرفت. وی سپس مطالعه را با همکاری محققان دانشگاه علم و صنعت هنگ کنگ (HKUST) ، دانشگاه نانکای و سایر سازمان ها آغاز کرد.

محققان ماسک های صورت گرافن ضد باکتری تولید می کنند ۲ برای تولید گرافن. نتایج آزمایش نشان می دهد که گرافن تولید شده دارای اثر ضد باکتری بسیار بهتری نسبت به فیبر کربن فعال و پارچه های ذوب شده است. اعتبار: دانشگاه سیتی هنگ کنگ “>
تیم دکتر Ye از سیستم لیزر مادون قرمز CO ۲ برای تولید گرافن استفاده می کنند. نتایج آزمایش نشان می دهد که گرافن تولید شده آنها دارای کارایی ضد باکتری بسیار بهتری نسبت به فیبر کربن فعال و پارچه های ذوب شده هستند. اعتبار: دانشگاه سیتی هنگ کنگ

راندمان عالی ضد باکتریایی

تیم تحقیقاتی گرافن ناشی از لیزر را با E. coli آزمایش کردند و به کارایی ضد باکتریایی بالایی در حدود ۸۲٪ دست یافتند. در مقایسه ، بازده ضد باکتریایی الیاف کربن فعال و پارچه های ذوب شده ، هر دو ماده معمول استفاده شده در ماسک ، به ترتیب فقط ۲ و ۹ درصد بود. نتایج آزمایش همچنین نشان داد که بیش از ۹۰٪ E. coli رسوب یافته روی آنها حتی پس از ۸ ساعت زنده مانده است ، در حالی که بیشتر E. coli های رسوب داده شده روی سطح گرافن پس از ۸ ساعت مرده اند. علاوه بر این ، گرافن ناشی از لیزر ظرفیت ضد باکتری برتر برای باکتری های ذوب شده در هوا را نشان داد. دکتر Ye گفت که تحقیقات بیشتر در مورد مکانیسم دقیق خاصیت از بین بردن باکتری های گرافن لازم است. اما او معتقد بود که این ممکن است به آسیب غشای سلول باکتریایی توسط لبه تیز گرافن مربوط باشد. و ممکن است باکتریها در اثر کم آبی ناشی از خاصیت آبگریز (دفع آب) گرافن از بین بروند.

مطالعات قبلی حاکی از آن بود که COVID-19 در دمای بالا عفونت خود را از دست می دهد. بنابراین تیم آزمایشاتی را انجام دادند تا بررسی کنند آیا اثر فوتوترمال گرافن (تولید گرما پس از جذب نور) می تواند اثر ضد باکتری را افزایش دهد. نتایج نشان داد که می توان بازده ضد باکتریایی ماده گرافن را در عرض ۱۰ دقیقه در معرض نور آفتاب به ۹۹٫۹۹۸٪ ارتقا داد ، در حالی که الیاف کربن فعال و پارچه های مذاب فقط به ترتیب ۶۷ و ۸۵٪ کارایی نشان دادند.

این تیم در حال حاضر با آزمایشگاه هایی در سرزمین اصلی چین در حال آزمایش مواد گرافن با دو گونه ویروس کرونا است. آزمایشات اولیه نشان داد که بیش از ۹۰٪ ویروس را در مدت پنج دقیقه و تقریباً ۱۰۰٪ را در ۱۰ دقیقه زیر نور خورشید غیرفعال می کند. این تیم قصد دارد بعدا آزمایشاتی را با ویروس COVID-19 انجام دهد.

گام بعدی آنها افزایش بیشتر کارایی ضد ویروس و تدوین استراتژی قابل استفاده مجدد برای ماسک است. آنها امیدوارند که اندکی پس از طراحی ساختار بهینه ماسک و دریافت گواهینامه ها ، آن را به بازار عرضه کنند.

محققان ماسک های صورت گرافن ضد باکتری تولید می کنند ACS Nano (2020). DOI: 10.1021 / acsnano.0c05330 “>
این تیم یک ژنراتور رطوبت الکتریکی را برای اندازه گیری تغییر در ولتاژ ناشی از رطوبت در هنگام نفس کشیدن کاربر از طریق ماسک گرافن تولید می کنند. اعتبار: ACS Nano (۲۰۲۰). DOI: 10.1021 / acsnano.0c05330

دکتر شما تولید گرافن ناشی از لیزر را به عنوان “یک روش سبز” توصیف کرد. تمام مواد حاوی کربن مانند سلولز یا کاغذ را می توان با استفاده از این روش به گرافن تبدیل کرد. و تبدیل می تواند در شرایط محیط بدون استفاده از مواد شیمیایی غیر از مواد اولیه و ایجاد آلودگی انجام شود. و مصرف انرژی کم است.

“ماسک های گرافن ناشی از لیزر قابل استفاده مجدد هستند. اگر از مواد زیستی برای تولید گرافن استفاده شود ، می تواند به حل مشکل تهیه مواد اولیه ماسک کمک کند. و می تواند اثرات زیست محیطی ناشی از ماسک های یکبار مصرف غیر قابل تجزیه بیولوژیکی را کاهش دهد ، “او اضافه کرد. دکتر Ye اشاره کرد که تولید گرافن ناشی از لیزر آسان است. فقط در عرض یک و نیم دقیقه ، مساحت ۱۰۰ سانتی متر مربع می تواند به عنوان لایه خارجی یا داخلی ماسک به گرافن تبدیل شود. بسته به مواد اولیه برای تولید گرافن ، قیمت لیزر انتظار می رود ماسک گرافن ناشی از ماسک جراحی و ماسک N95 باشد. وی افزود: با تنظیم توان لیزر ، می توان اندازه منافذ ماده گرافن را تغییر داد تا قابلیت تنفس شبیه ماسک های جراحی باشد.

روشی جدید برای بررسی وضعیت ماسک

برای تسهیل کاربران در بررسی اینکه آیا ماسک های گرافن ماسک ها پس از این تیم برای مدت زمانی مورد استفاده قرار گرفت و یک ژنراتور برق الکتریکی ساخت. انرژی آن از الکتریکی تولید شده از رطوبت نفس نفس می کشد. با اندازه گیری تغییر در ولتاژ ناشی از رطوبت هنگام نفس کشیدن کاربر از طریق گرافن mask ، شاخصی از وضعیت ماسک را ارائه می دهد. نتایج آزمایش نشان داد که هرچه باکتریها و ذرات اتمسفر بیشتری روی سطح ماسک جمع شده باشند ، ولتاژ پایین تری به وجود می آید. دکتر Ye پیشنهاد داد: “استاندارد میزان تغییر ماسک در مکرر بهتر است توسط متخصصان تعیین شود. با این حال ، این روش که ما استفاده کردیم ممکن است به عنوان مرجع باشد.”


فن آوری های جدید فیلتراسیون هوا برای خود استریلیزه می توانند شامل ماسک صورت و تهویه باشند

اطلاعات بیشتر: Libei Huang و همکاران ، خود گزارشگری و کشتار سریع باکتریایی افزایش یافته بر روی ماسک گرافن ناشی از لیزر ، ACS Nano (۲۰۲۰). DOI: 10.1021 / acsnano.0c05330

تهیه شده توسط دانشگاه سیتی هنگ کنگ

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا