Описание проекта
Объясню основные проблемы , которые возникают при эпидемии и как нановолокна могут предотвратить заражение.
Основная задача при эпидемиях – не дать распространяться аэрозолю при чихании, дыхании и разговоре. С этой задачей медицинская маска справляется.
Вторая задача – не вдыхать частицы, содержащие вирус. Они появляются при чихании и кашле, также при разговоре.
Крупные капли более 10 микрометров, имеют скорость 10 метров в секунду, распространяются на 2 метра в случае кашля и до 6 метров в случае чихания, прежде чем осядет и блокируются обычными медицинскими масками и частично из обычных тканей, и в случае попадания оседают ротоносовой полости. Это около 60-70 % от условного количества единиц вируса. Этот аэрозоль мы еще можем видеть невооружённым глазом.
Рисунок 7. Степень проникновения аэрозолей. содержащих вирус, в дыхательную систему
Следующая группа капель имеет размер от 10 микрометров и до 0.3 микрометра, невидима глазом, распространяется в воздухе, пока не встретится с препятствием или испарится. Могут проникать дальше носоглотки и проникают в бронхи и легкие и могут служить причиной пневмонии. Блокируются масками N95 на 94-95%. Они составляют около 35-30 % от условных единиц вируса
Третья группа – высохшие капли аэрозоля, содержат белковые остатки и частицы вируса. Их размер от 0.3 микрометра (300 нм) до 0.06 микрометра (60 нм), это наименьшая зарегистрированный размер вируса COVID-19. Эта группа составляет около 2-5 % от условных единиц вируса, задерживается даже масками N99 и FFP3 только на 50-60 %. Именно от этой части патогенов могут защитить на 99.99 % только фильтр из нано-волокон.
На фото электронного микроскопа показаны сравнительные размеры вируса Covid-19 и нановолокон. На увеличении в 250k диаметр волокон в среднем около 35 нм.
Кроме механической и электростатической фильтрации есть и механизм дезактивации. У большинства вирусов поверхность заряжена отрицательно. При помощи отрицательного заряда вирусы притягиваются к положительным зарядам липидной оболочки клеток. Если на волокнах создать поверхностный положительный заряд, то вирус увязнет, деформирует белковую оболочку и деактивируется.
Подобные механизмы существуют и в природе- поверхность волокон коконов насекомых и пауков покрыта таким высоким положительным поверхностным зарядом.
На текущий момент мы добились эффективности фильтрации частиц размером около 130 нм в 99.99 % или пропускание 0.01 % частиц при умеренном сопротивлении дыханию . Это подтверждено независимой лабораторией
На данный момент мы разрабатываем установку для массового производства таких нано-волокон.
Масштабируемость и себестоимость
Себестоимость одного квадратного метра материала для фильтра около 60-150 рублей. Из квадратного метра можно сделать 20-30 фильтров, то есть себестоимость одного фильтра около 5 рублей. С учетом дополнительных материалов (корпуса, упаковки, транспортировки) стоимость фильтра для потребителя может быть 10-20 рублей
Расход около 1-2 грамм на квадратный метр при средней толшине в 200 микрометров.
При ширине полотна 1600 мм ожидаем прохода 1 метра за 1 минуту. Тогда производительность составит 2000 квадратных метров с утки с учетом перерывов. С одного квадратного метра можно получить около 30 фильтров для масок . Соответственно производство около 60000 масок в сутки.
