В Образовательном центре «Сириус» создают самоочищающийся фильтр для защиты органов дыхания от микробов и пыли. В его основе лежит пористая фильтрующая пленка с добавлением наночастиц, которые на свету разрушают органические молекулы. Разработка ведется по направлению «Нанотехнологии» в рамках научно-технологической программы «Большие вызовы».
Большинство существующих лицевых масок защищает организм человека от пыли, а также вирусов и бактерий только благодаря фильтрации воздуха. Одноразовые медицинские маски можно использовать всего в течение двух-шести часов в зависимости от материала, из которого они изготовлены. А более долговечные изделия – маски со сменными фильтрами и респираторы – менее доступны для массового потребителя, к тому же они значительно дороже одноразовых аналогов.
В Образовательном центре «Сириус» на научно-технологической программе «Большие вызовы» участники проекта «Разработка самоочищающихся фильтров для лицевых масок на основе пористого полимера, плазмонных и фотокаталитически активных наночастиц» создают самоочищающийся пористый наноматериал, который защищает органы дыхания не только за счет фильтрации, но и благодаря стерилизации при воздействии солнечного излучения и искусственного света. Ребята подбирают состав этого материала, изготавливают образцы, изучают их свойства и разрабатывают технологию массового производства фильтров.
«Это абсолютно новая идея, – рассказала руководитель проекта, заведующая лабораторией «Прикладная плазмоника» Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, старший научный сотрудник национального исследовательского университета «МИЭТ» (НИУ МИЭТ) Анна Бондаренко. – Наш материал обладает мелкими порами, которые позволяют воздуху беспрепятственно проходить через фильтр. При этом поры задерживают частицы диаметром около 100 нанометров, который, например, соответствует размеру коронавируса. Также в полимер мы добавляем наночастицы диоксида титана и серебра. Первые под влиянием ультрафиолетового излучения проявляют фотокаталитическую активность. А вторые при воздействии видимого света локально нагреваются до высоких температур за счет их выраженных плазмонных свойств. Комбинация таких наночастиц способствует разрушению органических молекул и, как следствие, деактивации всего, что из них состоит, включая бактерии и вирусы. То есть наши фильтры позволяют как стерилизовать, так и фильтровать вдыхаемый воздух».
В ходе программы ребята планируют создать прототип изделия с использованием нового материала – лицевую маску со сменными многоразовыми фильтрующими вкладышами.
«Мы делаем сменные фильтрующие элементы для масок. Но, возможно, позже будут созданы и другие варианты изделий из этого материала, например носовые вставки, – объяснила одна из участниц проекта, школьница из города Лангепас Ханты-Мансийского автономного округа Махина Холибоева. – Фильтров, в которых бактерии разрушаются на солнце, пока что в мире нет. Все существующие аналоги не самоочищающиеся и период их эксплуатации намного меньше, чем у нашего материала. К тому же наши маски не будут дороже, чем уже существующие».
Участники программы разработали многоэтапный технологический процесс создания готового фильтра. В работе они используют ЧПУ-станок, ультрафиолетовые лампы, прожекторы, центрифугу. Также ребята самостоятельно создают систему для тестирования стерилизующих свойств фильтров.
«Когда я пришел в этот проект, у меня была цель попробовать все. Что я и сделал, – поделился Владимир Попов – участник проекта, приехавший на программу «Большие вызовы» из Астрахани. – На станке ЧПУ я делаю пленки одинаковой толщины, на компьютере моделирую и печатаю на 3D-принтере систему для тестирования. Это трубка, в которую мы будем вставлять наши фильтры. Насосом будем прогонять через фильтр воздух, содержащий бактерии. И с помощью сенсоров определим, насколько успешно образцы их отфильтровывают и стерилизуют».
В завершение научно-технологической программы на финальной защите команда представит образец самоочищающегося фильтра, результаты его тестирования, а также технологию массового производства материала.
Больше информации о программе «Большие вызовы» смотрите на сайте bigchallenges.ru.
