Dal suo scoppio, il virus COVID-19 ha infettato più di 207,7 milioni di persone in tutto il mondo e ha causato più di 4,3 milioni di vittime, secondo il dashboard del coronavirus dell'Organizzazione mondiale della sanità a partire dal 17 agosto.

Però, molti professionisti medici attribuiscono il ruolo consequenziale delle maschere per il viso nel rallentare la diffusione del virus e nella protezione della salute umana.

Innovazioni per migliorare l'efficacia della maschera, con una crescente attenzione alla produzione di nanofibre, hanno portato a una maggiore efficienza di filtrazione, maggiore comodità, e più facile capacità respiratoria. Però, gli effetti delle goccioline di microacqua sull'integrità delle nanofibre sono relativamente poco chiari.

In Fisica dei fluidi , ricercatori della Southern University of Science and Technology di Shenzhen, Cina, esaminare queste ambiguità attraverso una visualizzazione delle nanofibre che interagiscono con l'esposizione all'aerosol d'acqua.

"Quando il COVID-19 ha colpito per la prima volta, le maschere per il viso erano estremamente scarse ovunque, e le persone hanno escogitato tutti i modi per "ringiovanire" le maschere per il viso usate. Era come una gara di chef, con l'ebollizione, fumante, grigliare, e anche il fumo coinvolto, " ha detto il co-autore Boyang Yu. "La nostra intuizione ci ha detto che questo non può essere giusto. Dobbiamo esaminarlo e vedere cosa è successo esattamente con le nanofibre".

Yu e i suoi colleghi hanno utilizzato video microscopici ad alta velocità per visualizzare sistematicamente l'evoluzione delle nanofibre fatte di polimeri con diversi angoli di contatto, diametri, e le dimensioni delle maglie sotto l'esposizione ad aerosol d'acqua.

"Filmare le nanofibre è come fare ritratti di bambini, " ha detto Yu. "A loro non piace stare sul posto per la telecamera. Questo perché le nanofibre sono molto morbide e fragili, soprattutto con il flusso di aerosol che soffia attraverso. Ma con abbastanza cura, pazienza, e fortuna, alla fine abbiamo ottenuto dei bei colpi per la nostra analisi."

Le immagini prodotte rivelano che le nanofibre si fondono in modo irreversibile durante la "fase di cattura delle goccioline" e la successiva fase di evaporazione del liquido, riducendo significativamente la lunghezza effettiva della fibra per catturare gli aerosol. Mostrano che le fibre idrofobe e tessute ortogonalmente possono ridurre le forze capillari e diminuire il tasso di coalescenza delle fibre.

"Abbiamo confermato tre cose, " ha detto il co-autore Weiwei Deng. "Uno, le nanofibre sono eccellenti nel catturare le goccioline nell'aerosol. Due, le nanofibre sono legate insieme dopo che l'aerosol è stato catturato. E tre, questo legame è stretto e irreversibile, anche dopo che le goccioline catturate sono evaporate.

"Le fibre bagnate tendono a legarsi tra loro nello stesso modo in cui i capelli bagnati tendono a legarsi insieme. È a causa della forza capillare, che diventa dominante man mano che la scala dimensionale si restringe, ed è estremamente forte per le nanofibre."

Si prevede che i risultati dello studio contribuiranno a migliorare la progettazione, fabbricazione, e utilizzo di maschere facciali realizzate con nanofibre. Forniscono prove visive dirette della necessità di sostituire frequentemente le maschere facciali, soprattutto in ambienti freddi.

"L'inverno sta arrivando, " disse Deng. "Quando fuori fa freddo, il tuo respiro contiene più goccioline che possono far collassare più rapidamente la rete di nanofibre."