홍콩 연구자들이 자기 개발을 하고 있다

2023년 2월 27일 Sean Whooley 작성

CityU의 Yang Zhengbao 박사와 그의 팀이 개발한 자가 충전 공기 필터(SAF). [사진 제공: 홍콩 시립대학교 Yang Zhengbao 박사 그룹]

연구원들은 마스크가 스스로 충전되어 사용자가 마스크를 착용하고 숨을 쉴 때 정전기를 지속적으로 보충할 수 있다고 말합니다. 이를 통해 최대 4시간 동안 마스크를 장기간 사용할 경우 필터링 성능이 향상됩니다.

정전기 흡착은 안면 마스크 사용 시 기계적 여과를 보완하는 중요한 요소입니다. 필터의 정전기 전하는 일반적으로 시간이 지남에 따라 감소하며, 특히 습한 환경에서는 더욱 그렇습니다.

CityU는 마스크가 기존 수술용 마스크의 4시간 착용보다 오래 지속될 뿐만 아니라 환경에도 도움이 된다고 말했습니다.

연구를 주도한 Yang Zhengbao 박사는 "많은 보고서가 오래 지속되는 정전기 흡착 효능을 위해 전하를 보충하는 것에 대해 연구하고 있지만 일반적으로 추가 전원이 필요하므로 번거롭고 불편합니다."라고 말했습니다. "우리는 자체 충전 방식으로 정전기를 지속적으로 보충할 수 있는 효율적이고 내구성이 뛰어나며 저렴한 공기 필터를 개발했습니다."

Yang은 CityU의 기계공학과와 재료공학과의 부교수입니다. 그와 팀은 마찰 전기 효과를 활용하고 공기 중 입자를 효율적이고 장기간 제거하기 위해 자체 충전 공기 필터(SAF)를 도입했습니다.

마스크는 두 개의 마찰전기 나일론 직물 층 사이에 전기방사된 PVDF(폴리비닐리덴 플루오라이드) 나노섬유 필터 매체를 삽입합니다. 이를 통해 SAF는 호흡에 의해 여기되는 정전기 전하를 지속적으로 생성합니다. 연구진은 60시간의 테스트 후에도 95.8%의 높은 효율을 유지했다고 밝혔다. 해당 테스트에는 30시간의 착용이 포함되었습니다.

“중간층이 호흡을 하면서 옆층 사이를 왔다 갔다 하면서 PVDF와 나일론 사이에 전자 친화력의 큰 차이로 인해 전하 이동이 일어나 PVDF층은 음전하를 띠고 나일론층은 양전하를 띠게 된다”고 말했다. 양. "이 자체 충전 프로세스는 정전기 전하의 지속적인 보충과 장기간의 정전기 흡착을 가능하게 합니다."

연구진은 비용 효율성도 강조했다. 마스크 1개를 만드는 데 필요한 SAF의 원자재 비용은 약 6센트(HK$0.47)입니다. 수술용 마스크, N95, KF94, KN95 마스크를 제조하는 비용보다 저렴하다고 하더군요.

CityU에 따르면, 이 전략은 고효율, 장수명의 공기 여과 기술을 위한 새로운 길을 열 수 있습니다.

양 교수는 “위험도가 높은 환경에서는 수술용 마스크를 4시간마다 교체하는 것이 좋지만, 버려지는 마스크의 양이 많아 환경 문제가 심각하다”고 말했다. “이번 자가 충전 전략을 통해 마스크의 사용 수명을 크게 연장하고, 코로나바이러스에 대한 보호 효과를 높이며, 버려진 마스크로 인한 환경 부담을 줄일 수 있을 것으로 기대합니다.”