GRAPHENE THAM GIA CUỘC CHIẾN CHỐNG COVID−19

Một lớp phủ graphene có thể làm ra khẩu trang y tế để khử trùng và tái sử dụng không? Theo một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Bách khoa Hồng Kông (PolyU) , câu trả lời là có. Được lãnh đạo bởi Guijun Li thuộc bộ phận kỹ thuật công nghiệp và hệ thống của PolyU , nhóm đã phát triển một quy trình laser, dung để đưa một vài lớp của tấm carbon lên khẩu trang không dệt có bán trên thị trường. Lớp phủ làm cho mặt nạ siêu kỵ nước, làm giảm khả năng các giọt vi khuẩn bám vào khẩu trang, trong khi đặc tính hấp thụ ánh sáng tốt của graphene giúp khử trùng khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.

Để khống chế đại dịch COVID-19, các quan chức y tế khuyến nghị công dân nên đeo khẩu trang ở nơi công cộng, đặc biệt là trong những tình huống không thể hoặc giãn cách xã hội khó khăn. Mọi loại khẩu trang đều có thể sử dụng để ngăn   chặn sự lây lan của virut, trong đó có khẩu trang y tế làm từ sợi polymer không dệt là một trong những loại tốt nhất có sẵn để sử dụng rộng rãi bên ngoài bệnh viện.

Tuy nhiên, loại khẩu trang làm từ sợi polymer không dệt vẫn có một số hạn chế. Mặc dù chúng giúp ngăn chặn vi-rút (bao gồm SARS-CoV-2, nguyên nhân gây ra đại dịch hiện tại) xâm nhập vào mũi và miệng của người đeo thông qua các giọt bắn tạo ra khi người nhiễm bệnh hắt hơi, ho hoặc nói chuyện, các giọt chứa vi-rút có xu hướng vẫn còn trên khẩu trang. Điều này có nghĩa là khẩu trang phải được loại bỏ sau mỗi lần sử dụng hoặc khử trùng trước khi sử dụng lại.

Một giải pháp khả thi nằm ở việc chế tạo khẩu trang siêu kỵ nước, nghĩa là chúng có khả năng chống thấm nước tốt. Các nhà nghiên cứu trước đây đã chế tạo các bề mặt cấu trúc nano siêu kỵ nước tiên tiến từ các vật liệu như polyme flo, dây nano kim loại và gần đây nhất là graphene. Một số tài liệu này có thể có các ứng dụng y tế, nhưng theo Li, tiềm năng của chúng chưa được khám phá đầy đủ. “Theo hiểu biết của chúng tôi, những vật liệu như vậy chưa bao giờ được sử dụng trên khẩu trang y tế trước đây”, ông nói.

Li và các đồng nghiệp đã bắt đầu bằng cách tổng hợp graphene bằng kỹ thuật laser chi phí thấp, làm nóng các tiền chất như polyimide, SPEEK và Bakelite. Họ đã tạo ra tấm carbon siêu thấm nước bằng cách kiểm soát các thông số trong quá trình xử lý laser.

Tiếp theo, họ đã sử dụng một kỹ thuật mới, được phát triển trong phòng thí nghiệm của họ, đưa một vài lớp graphene này lên khẩu trang y tế thương mại. Quá trình mới này được gọi là chuyển tiếp bằng laser chế độ kép (LIFT) và nó sử dụng chùm tia laser xung với thời gian phát xung là 10 ns. Độ dài xung ngắn này có nghĩa là động lượng của các photon đủ cao để truyền graphene mà không làm tăng đáng kể nhiệt độ của khẩu trang – một điểm quan trọng, Li giải thích, vì điểm nóng chảy của các sợi polymer trong khẩu trang chỉ là 130 ° C. Phương pháp LIFT cũng tương thích với hệ thống roll-to-roll, nghĩa là nó có thể dễ dàng được tích hợp với các dây chuyền sản xuất khẩu trang tự động hiện có, ông nói thêm.

“Vì graphene là siêu kị nước, nó tự làm sạch, giống như một chiếc lá sen”, Li nói với Thế giới Vật lý “. Thật vậy, những giọt nước tự do lăn khỏi bề mặt của khẩu trang trước khi chúng có thời gian để thẩm thấu vào khẩu trang.

Một lợi ích khác, các nhà nghiên cứu cho biết, họ có thể khử trùng khẩu trang phủ graphene của mình chỉ bằng cách phơi chúng dưới ánh sáng mặt trời trong 40 giây đến 100 giây. Điều này là có thể bởi vì graphene hấp thụ hơn 95% ánh sáng trên phổ mặt trời từ 300nm đến 2500nm, do đó, khẩu trang nhanh chóng tăng nhiệt độ, đạt 70 ° C sau 40 giây chiếu sáng mặt trời và hơn 80 ° C sau 100 giây . Đó là đủ cao để vô hiệu hóa hầu hết các loại vi-rút, có nghĩa là khẩu trang sau đó có thể được tái sử dụng hoặc (nếu bị hư hỏng) được tái chế một cách an toàn. Ngược lại, khẩu trang không có lớp phủ graphene không thể hiện hiệu ứng quang nhiệt này, vì chúng chỉ hấp thụ ánh sáng mặt trời một cách yếu. Ngay cả sau 5 phút chiếu sáng mặt trời, nhiệt độ của chúng không vượt quá 50 ° C, Li giải thích.

Nguồn: Physicworld.com

Comments

comments