透明涂层可捕获气溶胶液滴防止它们从表面反弹

2021-07-28 14:58:18

通过重新利用护发素中的常见成分,科学家设计出一种廉价、透明的涂层,可以把窗户和天花板等表面变成胶垫,捕捉空气中的气溶胶液滴。6月16日出版的Chem描述了这种新策略。

美国西北大学材料科学与工程学教授、论文通讯作者黄嘉兴(音译)说:“面对新冠肺炎大流行,我们需要积极利用各种不同层次的防御机制,包括物理屏障。因为这些病毒必须通过物理空间传播,才能接触并最终感染人类。”

新冠肺炎等疾病传播的主要途径是感染者说话、打喷嚏或呼吸时释放的呼吸道液体。这些含有病毒的液体包括大液滴和细小的气溶胶,它们在空气中难以被控制和去除。在撞击到表面时,气溶胶液滴很容易反弹,并重新进入空中。

黄嘉兴团队计划将聚丙烯酰胺—己二酸二癸酯(一种常用于护发产品和化妆品的锁水聚合物)转化为表面涂层。这种涂层是亲水的,因此可以捕获含有病原体的飞沫,并防止它们从表面反弹。

研究人员在有机玻璃隔板上制作了涂层,并测试其水滴捕捉能力。研究小组首先在护栏处喷洒由手持面部喷雾器产生的气溶胶蒸气,以模拟说话释放的气溶胶飞沫。通过分析落在隔板上的液滴,他们可以评估涂层捕获气溶胶的效果。与没有涂层的隔板相比,涂层几乎捕获了所有气溶胶。

接下来,他们在有机玻璃上空喷洒盐水,以模拟咳嗽和打喷嚏释放的大液滴,结果发现涂层也大大减少了飞溅的液滴数量。在模拟实验中,从有机玻璃屏障逃逸的液滴数减少了80%。

过去,科学家设计了主要针对大水滴的捕水剂,用于从沙漠空气中提取水或农业。“我们搜索了大量文献,但没有发现多少捕捉气溶胶液滴的工作。也许在疫情之前,人们对这种气溶胶捕获涂层没有强烈的需要。”黄嘉兴说。

该团队估算了在典型室内办公环境中,人们大声连续说话释放的飞沫数量。计算表明,涂层吸收液滴饱和阈值比人们在办公室场景中释放的液滴高7到10个数量级。此外,如果需要,涂层可以很容易地用水擦掉。

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