Ein Tischladegerät mit ausreichend Spannung, um die elektrische Ladung von N95- und OP-Masken aufzuladen

May 03, 2023

26. April 2023

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von der Universität Tokio

Kommen Sie nach Hause, nehmen Sie Ihre Maske ab und werfen Sie sie in den Mülleimer. Dieses tägliche Ritual könnte sich jedoch dank Wissenschaftlern des Instituts für Industriewissenschaften der Universität Tokio bald ändern.

Die Forscher haben ein kompaktes System entwickelt, das N95-Atemschutzmasken und OP-Masken, die Feuchtigkeit ausgesetzt waren, mit einer Effizienz von 97 % wiederherstellen kann. Durch die Verwendung eines speziellen Schaltkreises und einer leitfähigen Platte wird die Maske durch eine große und gleichmäßige Spannungsverteilung in etwa einer Minute aufgeladen. Diese Maschine kann dazu beitragen, den Bedarf an Hochleistungsmasken zu decken und gleichzeitig den medizinischen Kunststoffabfall zu reduzieren.

Während der jüngsten COVID-19-Pandemie bestand eine hohe Nachfrage nach chirurgischen Masken und N95-Atemschutzmasken, da diese zu den besten verfügbaren Hilfsmitteln gehörten, um das Risiko einer Ansteckung oder Übertragung des SARS-CoV-2-Virus zu verringern. Bemerkenswert ist, dass die Porengröße dieser Masken mit etwa 10 Mikrometern viel größer ist als die Größe virustragender Aerosoltröpfchen, die etwa einen Mikrometer groß sind. Der Grund dafür, dass die Masken Tröpfchen immer noch so gut einfangen, liegt darin, dass das Polypropylennetz in ihnen eine statische elektrische Ladung trägt, die die Tröpfchen durch elektrostatische Kraft anziehen kann.

Mit der Zeit oder wenn die Maske jedoch nass wird, lässt dieser Effekt jedoch deutlich nach, was die Wirksamkeit beeinträchtigt. „Feuchtigkeit, einschließlich Kontakt mit ausgeatmeter Luft oder Waschen in Wasser, entlädt die Maske und beeinträchtigt ihre Filtereffizienz“, sagt Hauptautor Taisuke Ikawa. Infolgedessen wurden die meisten gebrauchten Masken entsorgt, anstatt sie zu sterilisieren und wiederzuverwenden.

Das vom Forschungsteam gebaute Gerät basiert auf einem elektrischen Schaltkreis, der Cockcroft-Walton-Spannungsvervielfacher genannt wird. Damit lassen sich in einem kompakten Gerät elektrische Spannungen von bis zu 40.000 Volt erzielen. Als Elektrode verwendeten die Forscher eine leitfähige Aluminiumplatte, um eine homogene Spannungsverteilung zu gewährleisten, und bedeckten diese mit einer isolierenden Kunststoff-PET-Platte, um Funken zu unterdrücken.

Die Wirksamkeit der Masken wurde nach dem Waschen in Wasser getestet; Die Effizienz wurde nach kurzer Einwirkung des vom Gerät erzeugten elektrischen Feldes deutlich wiederhergestellt. „Unsere Arbeit eröffnet die Möglichkeit, dass Masken immer wieder sterilisiert und aufgeladen werden können, wodurch sich das Angebot deutlich erhöht“, sagt die leitende Autorin Kaori Sugihara. Zukünftige Forschungen könnten die Größe des Geräts vergrößern, um den Durchsatz zu erhöhen.

Mehr Informationen: Taisuke Ikawa et al., Entwicklung eines Desktop-Maskenladegeräts, Heliyon (2023). DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e15359