Le maschere N95 sono una parte fondamentale dei dispositivi di protezione individuale utilizzati dagli operatori sanitari in prima linea. Queste maschere raggiungono il 95% di efficienza nel filtrare minuscole particelle da 0,3 micron, pur mantenendo una ragionevole traspirabilità, grazie a uno strato di sottili fibre di polipropilene soffiate a fusione che incorporano cariche elettriche per attirare le particelle.

L'uso prolungato e la decontaminazione provocati da gravi carenze di approvvigionamento in tutto il mondo durante la pandemia di COVID-19 possono rimuovere facilmente le cariche e degradare l'efficienza della filtrazione.

Nel diario Fisica dei fluidi , i ricercatori del Tata Institute of Fundamental Research dell'India e del Technion-IIT di Israele condividono un metodo per ripristinare l'efficienza di filtrazione delle maschere N95 ai livelli predefiniti, purché la maschera non sia strutturalmente compromessa.

"Oggi, Le maschere N95 vengono indossate dagli operatori sanitari per lunghi periodi, ", ha detto il co-autore Shankar Ghosh. "Questo dà luogo a condizioni molto umide, e l'umidità è dannosa per l'elettrostatica."

Durante l'uso, tutte le maschere a base elettrostatica perdono lentamente la loro efficienza a causa dell'umidità.

"È molto peggio in un posto come Mumbai durante il monsone indiano, dove i livelli di umidità ambientale possono raggiungere più del 90%, " disse Gosh.

Il lavoro del gruppo sfrutta questo, sotto forti campi elettrici, la conducibilità del polipropilene è elevata, che rende possibile l'introduzione di cariche in eccesso nel materiale collegandolo ad una batteria. Quando la fonte di carica è spenta, il campo elettrico applicato diventa zero, e la conducibilità del polipropilene scende effettivamente a zero. Di conseguenza, i portatori di carica aggiunti immobilizzano, e il materiale rimane carico.

I ricercatori hanno scoperto che potevano gettare un N95 in una lavatrice standard per pulirlo, che riduce significativamente la sua efficienza di filtrazione. Potrebbero quindi ricaricarlo inserendolo tra due elettrodi ad alta tensione per recuperare la sua efficienza del 95%.

"Abbiamo anche mostrato una costruzione proof-of-concept di una maschera intelligente a batteria, dove la carica persa viene reintegrata periodicamente collegando la maschera a una stazione di ricarica, simile a come ricarichi il tuo smartphone, " disse Gosh.

Il gruppo ritiene che il suo metodo per mantenere cariche le maschere porterà a maschere intelligenti ad alta efficienza energetica.

"Le correnti sono in microampere, e il fabbisogno di potenza è estremamente basso, dell'ordine di un milliwatt, quindi una soluzione compatta e pratica potrebbe presto essere fattibile, " disse Gosh.

Oltre questo, il loro metodo sarà utile per una varietà di applicazioni di filtrazione dell'aria, come HVAC o filtri industriali.