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#Tendances produits
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Les masques en nanofibres améliorent l'efficacité de la filtration, mais doivent être remplacés plus souvent
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Depuis son apparition, le virus COVID-19 a infecté plus de 207,7 millions de personnes dans le monde et a fait plus de 4,3 millions de victimes, selon le tableau de bord des coronavirus de l'Organisation mondiale de la santé au 17 août. Cependant, de nombreux professionnels de la santé attribuent aux masques faciaux un rôle conséquent dans le ralentissement de la propagation du virus et la protection de la santé humaine.
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Les innovations visant à améliorer l'efficacité des masques, en mettant de plus en plus l'accent sur la fabrication de nanofibres, ont permis d'obtenir une meilleure efficacité de filtration, un plus grand confort et une meilleure capacité respiratoire. Cependant, les effets des micro-gouttelettes d'eau sur l'intégrité des nanofibres sont relativement peu clairs.
Dans la revue Physics of Fluids, publiée par AIP Publishing, des chercheurs de la Southern University of Science and Technology de Shenzhen, en Chine, examinent ces ambiguïtés en visualisant des nanofibres interagissant avec l'exposition à des aérosols d'eau.
Lorsque l'épidémie COVID-19 a fait son apparition, les masques faciaux étaient extrêmement rares partout, et les gens ont imaginé toutes sortes de façons de "rajeunir" les masques utilisés. C'était comme un concours de chefs cuisiniers, où l'on faisait bouillir, cuire à la vapeur, griller et même fumer", a déclaré le co-auteur Boyang Yu. "Notre intuition nous a dit que ce n'était pas possible. Nous devons nous pencher sur la question et voir ce qui s'est passé exactement avec les nanofibres."
Yu et ses collègues ont utilisé des vidéos microscopiques à haute vitesse pour visualiser systématiquement l'évolution des nanofibres composées de polymères ayant des angles de contact, des diamètres et des tailles de maille différents sous l'exposition à un aérosol d'eau.
"Filmer des nanofibres, c'est comme prendre des portraits de bébés", a déclaré Yu. "Elles n'aiment pas rester en place pour la caméra. Cela s'explique par le fait que les nanofibres sont très souples et fragiles, surtout avec le flux d'aérosol qui les traverse. Mais avec suffisamment de soin, de patience et de chance, nous avons fini par obtenir de belles photos pour notre analyse."
Les images produites révèlent que les nanofibres coalescent de manière irréversible pendant l'"étape de capture des gouttelettes" ainsi que pendant l'étape ultérieure d'évaporation du liquide, ce qui réduit considérablement la longueur effective des fibres pour la capture des aérosols. Elles montrent que les fibres hydrophobes et tissées orthogonalement peuvent réduire les forces capillaires et diminuer le taux de coalescence des fibres.
"Nous avons confirmé trois choses", a déclaré le co-auteur Weiwei Deng. "Un, les nanofibres sont superbes pour capturer les gouttelettes d'un aérosol. Deuxièmement, les nanofibres sont liées entre elles après la capture de l'aérosol. Et trois, cette liaison est étroite et irréversible, même après l'évaporation des gouttelettes capturées."
"Les fibres mouillées ont tendance à se lier les unes aux autres de la même manière que les cheveux mouillés ont tendance à se regrouper. C'est à cause de la force capillaire, qui devient dominante à mesure que l'échelle de taille se réduit, et qui est extrêmement forte pour les nanofibres. L'hiver arrive", a déclaré M. Deng. "Lorsqu'il fait froid dehors, votre souffle contient davantage de gouttelettes qui peuvent faire s'effondrer plus rapidement le maillage des nanofibres."