Вообразите себе жизнь без гаджетов, музыки, домов, одежды, любой техники и даже без членораздельной речи, такой она могла бы быть без научных открытий, которые изменили течение истории. Ежегодно в последнюю субботу июня в России отмечается День изобретателя и рационализатора.
Наша страна может гордиться своими светлыми умами. Ведь именно российским изобретателям принадлежит авторство многих изобретений, например: лампы накаливания, паровой заводской машины, электрического телеграфа, радиоприемника и многое другое. А имя известного механика-самоучки Ивана Кулибина даже стало именем нарицательным для обозначения любого русского изобретателя. Наш город тоже может похвастаться родиной научных достижений.
Исследователи из Горячего Ключа Дмитрий Лопатин и Олег Баранов создали специальные нити из полимера, которые могут быть использованы в производстве средств медицинской защиты, они будут надежнее, чем обычные респираторы, а после эпидемии эта технология пригодится для усовершенствования работы систем очистки и опреснения воды. С виду пучок из множества нанонитей похож на едва заметную паутинку. Но со своей основной задачей — созданием препятствия для прохождения вируса — они справляются. Благодаря микроскопическому диаметру из таких паутинок можно сплести супертонкую сетку, которая будет пропускать воздух, но задерживать на своей поверхности крошечный вирус, вызвавший всемирную пандемию.
Изобретатели работают в домашней лаборатории, волокна они производят методом электропрядения, исходный материал подбирают разный. Например, полисульфон — полимер, который используют в авиастроении, или простой сигаретный фильтр. Его растворяют, а потом превращают в невидимые нити.
— Это ацетат целлюлозы, биодеградированный материал. Если он попадает в легкие, то там и распадается. То есть фильтр полностью безопасен, — говорит Дмитрий Лопатин.
Себестоимость таких нитей очень низкая, а еще изделие может использоваться неоднократно.
— Нановолокна очень хрупкие, как паутина, поэтому мы наносим их на спанбонд и запаиваем по краям, с двух сторон. Их, например, круглые, можно использовать в респираторах, — отмечает Олег Баранов.
Тестовые образцы уже прошли испытания. Ученые сделали экспериментальный стенд из вентилятора и проверили, сколько сажи от сгоревшего керосина задержит фильтр из нанонитей. Известно, что частицы копоти от этого вещества имеют примерно те же размеры, что и коронавирус. Тест оказался показательным.
— Фильтр задерживает большую часть этой копоти. Провели сравнение с обычной тканью, используемой в медицинских масках: большая часть копоти прошла, — делится Дмитрий Лопатин.
Также ученые сделали одноразовые фильтры для респираторов. На изготовление одного потребовалось около 5-7 минут, а себестоимость составила порядка 40-50 рублей. Как рассказал Дмитрий Лопатин, эти фильтры он протестировал на себе. Изобретателю интересно было узнать, какое будет сопротивление вдоху. Проверив образец, он пришел к выводу, что если человек ранее использовал респираторы с обычными фильтрами, то разницы он никакой не заметит.
Что касается производства многоразовых масок, то здесь, по словам ученых, есть нюансы. Подобный наноматерил в обычной машинке стирать нельзя, ученые используют автоклав, так как обработка должна происходить при температуре выше 100 градусов. Подобной отметки можно добиться разве что при кипячении, но здесь убить бактерии удастся лишь на 95%. Кроме того, для максимальной защиты маска должна очень плотно, без зазоров, прилегать к лицу. Сейчас над этим также работают ученые.
Разрабатывать нанонити ученые начали еще в 2014 году, но они изначально предназначались для фильтрации воды. Когда мир столкнулся с пандемией, изобретатели поняли, что способны помочь врачам защититься от вирусов во время работы с заболевшими.
— Мы уже проектируем совместно с краснодарской компанией, разработавшей автоматическую линию по производству медицинских масок, линию по массовому производству фильтров из материала нанонитей. Ее мощность составит около 2-3 тыс. кв. м в сутки. На проектирование уйдет от одного до полутора месяцев, — сообщил ТАСС представитель группы разработчиков Дмитрий Лопатин.
Он пояснил, что с одного квадратного метра материала нанонитей получается около 30 масок или фильтров для респираторов. В сутки при проектной мощности 2-3 тыс. кв. м. производственная линия будет выпускать около 60 тыс. масок.
К слову, имя Дмитрия Лопатина в научных кругах хорошо известно, в 2019 году он представил разработанную им прозрачную солнечную батарею. Этим проектом заинтересовалось министерство энергетики Объединенных Арабских Эмиратов.
Сегодня Дмитрий Лопатин и Олег Баранов отправляют образцы своих изобретений в организацию, занимающуюся сертификацией воздушных фильтров. Предыдущие исследования, проведенные в условиях лаборатории, показали, что эти фильтры по эффективности превосходят мельтблаун –материал, который используется в производстве современных медицинских масок.
Заключение экспертов нужно для того, чтобы понимать насколько это изобретение лучше известного аналога, насколько более мелкие частицы оно способно задерживать и тд. Также ученые работают над улучшением свойство своего фильтра, чтобы никакие механические деформации не послужили образованию отверстий, через которые может проникнуть пыль или вирус.