Materiał, który zatrzyma nawet nanocząsteczki :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Nanorurki węglowe są obiecującym, "inteligentnym" materiałem do naprawy mózgu

Wydajność materiałowa - dostarczanie usług materiałowych przy mniejszej produkcji materiałów, Londyn, Wlk. Brytania

"Nanorurki węglowe i materiały pokrewne: od właściwości fizykochemicznych po wpływ biologiczny i środowiskowy", Acquafredda di Maratea, Włochy

Nanorurki węglowe i materiały pokrewne - od właściwości fizykochemicznych po wpływ biologiczny i środowiskowy, Acquafredda di Maratea, Włochy

Naukowcy z Wrocławia opracowali materiały chroniące przed promieniowaniem

Europejska konferencja nt. materiałoznawczych technologii przemysłowych, Warszawa, Polska

Nowe materiały polimerowe i węglowe, które ochronią człowieka przed nanocząsteczkami o szkodliwych właściwościach oraz specyficznymi parami i gazami, opracowują naukowcy z Centralnego Instytutu Ochrony Pracy-Państwowego Instytutu Badawczego (CIOP-PIB). W odróżnieniu od dotychczas stosowanych materiałów filtrująco-pochłaniających będą zatrzymywały nie tylko parę i gaz, ale nawet najmniejsze cząsteczki o wielkości od 1 do 100 nanometrów (1 nanometr to jedna milionowa milimetra).

Na realizację projektu "Innowacyjne materiały polimerowe i węglowe chroniące przed nanocząsteczkami, parami i gazami" naukowcy otrzymali ponad 6,5 mln złotych ze środków Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. Fundusze przyznano w ramach konkursu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Jak powiedziała PAP kierująca badaniami dr inż. Agnieszka Brochocka z łódzkiego Zakładu Ochron Osobistych CIOP-PIB, naukowcy pracują nad materiałami włókninowymi na bazie polimerów: polipropylenu i poliwęglanu. Drugim materiałem stworzonym przez naukowców będą tzw. węgle aktywne, które stanowią materiał bazowy przy konstrukcji pochłaniaczy.

Włókninowe materiały polimerowe będą stanowiły bazowy materiał w konstrukcji np. półmasek filtrujących i filtrów. Takie półmaski są zbudowane z kilku warstw materiałów otrzymywanych różnymi technikami, które łączy się ze sobą np. poprzez zgrzewanie ultradźwiękami. "Warstwy te nie są ze sobą zszywane, ponieważ w ten sposób mogą powstać otwory, które umożliwiłyby drobniutkim cząsteczkom przeniknięcie do układu oddechowego człowieka" - wyjaśnia dr inż. Brochocka.

"Pochłaniacze chronią człowieka przed parami i gazami, natomiast materiały filtrujące przed aerozolami: pyłem, dymem i mgłą. W zależności od budowy morfologicznej materiałów filtrujących, zatrzymują one najpierw grube cząstki, a później coraz mniejsze. Nowe materiały będą chroniły przede wszystkim przed nanocząsteczkami" - dodaje.

Jej zdaniem, mimo że przemysł kładzie coraz większy nacisk na nanotechnologie, to do tej pory nie było wystarczającej ochrony przed nanocząsteczkami, a większość materiałów ochronnych zabezpieczała jedynie przed aerozolami.

"My opracowujemy materiały polimerowe, które będą stanowiły efektywną barierę wobec aerozoli zawierających nanocząsteczki zanieczyszczające powietrze w takich sektorach jak: przemysł chemiczny (nanoczasteczki srebra, miedzi, dwutlenku tytanu) farmaceutyczny, przemysł spożywczy, elektroniczny (nanorurki węglowe) oraz przemysł metalurgiczny (pyły manometryczne, dymy spawalnicze, pyły powstające na skutek precyzyjnego ciecia manometryczne szlifowania)" - podkreśla naukowiec.

Modyfikowane materiały węglowe będzie można wykorzystywać do oczyszczania powietrza z tlenku etylenu, alkoholu etylowego lub formaldehydu, które są zagrożeniem np. dla osób pracujących w środowisku medycznym (szpitale, laboratoria analityczne i diagnostyczne, zakłady opieki zdrowotnej).

Zastosowanie zmodyfikowanych sorbentów węglowych w produkcji pochłaniającego sprzętu ochrony układu oddechowego przyczyni się do poprawy bezpieczeństwa pracy użytkowników: operatorów wtryskarek, obsługujących zbiorniki substancji chemicznych, a także personelu laboratoriów chemicznych i szpitali narażonych na oddziaływanie specyficznych par i gazów substancji organicznych. Jednak te występują również m.in. w przemyśle chemicznym, rolniczym, spożywczym. Osoby, które pracują w tych gałęziach przemysłu również mogłyby skorzystać z nowatorskich materiałów.

"Materiały polimerowe stosowane w sprzęcie filtrującym będą otrzymywane techniką +pneumotermicznego formowania runa+. W praktyce oznacza to rozdmuchiwanie polimeru gorącym powietrzem" - opisuje dr inż. Brochocka. Do włókien będą dodawane specjalne modyfikatory, których zadaniem będzie zagęszczenie struktury uzyskanej włókniny. Jednocześnie wprowadzenie ich spowoduje zwiększenie ładunku elektrostatycznego w materiale, co z kolei powoduje zwiększenie skuteczności filtracji aerozoli, w tym nanoaerozoli, poprzez wzmocnienie efektu aktywacji elektrostatycznej.

Jak tłumaczy rozmówczyni PAP, cząsteczki, które znajdują się w powietrzu mają również swój ładunek elektrostatyczny. "Kiedy oddychamy przez filtr, to wciągamy je do wnętrza materiału, a umieszczony na włóknach ładunek dodatkowo je przyciąga" - mówi.

"Standardowe materiały, których używa się w tego typu ochronach, również są ładowane elektrostatycznie. Jednak ładunek, który gromadzi się na tych włókienkach jest nietrwały, a chodzi o to, by zatrzymywał cząsteczki z zanieczyszczonego nimi powietrza. Wprowadzając modyfikatory chcemy wzmocnić ładunek elektrostatyczny" - wyjaśnia. "Chodzi o to, by struktura materiału - oglądana pod mikroskopem - miała postać jodełki, gęstych rozgałęzień. Na każdej gałązce powinno znajdować się dużo cząstek naładowanych, które silniej przyciągną nanocząsteczki" - dodaje.

Jak zapewniła dr inż. Brochocka, dodatkową zaletą opracowywanych materiałów jest to, że umożliwią one wydłużenie czasu użytkowania sprzętu chroniącego układ oddechowy. "Do tej pory badania przenikania cząstek przez materiał przeprowadzano w 3 minuty. My badamy dany materiał np. przez godzinę, a potem znów po 24 godzinach" - wyjaśnia.

Projekt rozpoczął się w maju 2009 r. i potrwa do czerwca 2013 roku. Dr inż. Brochocka jest spokojna o zainteresowanie przemysłu opracowywaną technologią, m.in. dlatego, że obecni na rynku producenci materiałów filtrujących mają trudności związane z wprowadzaniem ładunków elektrostatycznych w strugę polimeru podczas ich wytwarzania.

Źródło:
PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Domena białka fragment cząsteczki białka wyodrębniony ze względu na samoistną zdolność zachowania swojej struktury trójwymiarowej niezależnie od całej cząsteczki. pełny tekst

Efektywna średnica cząsteczki w teorii kinetycznej gazów minimalna odległość na jaką zbliżają się do siebie dwie cząsteczki tego samego gazu podczas zderzenia, czyli odległość między środkami tych cząsteczek w chwili zderzenia. Znając średnicę cząsteczek można określić ich przekrój czynny na zderzenie pełny tekst

Membrana półprzepuszczalna czyli inaczej błona półprzepuszczalna jest to rodzaj membrany, która jest w stanie przepuszczać niektóre rodzaje cząsteczek a zatrzymywać inne. Np. przepuszczać małe cząsteczki rozpuszczalnika a nie duże cząsteczki lub jony. pełny tekst

Fulereny (fullereny) (ang. fullerenes) cząsteczki składające się z parzystej liczby atomów węgla, tworzące zamkniętą, pustą w środku bryłę. Cząsteczki fulerenów zawierają od 28 do ok. 1500 atomów węgla. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".