Ученые Пермского Политеха разработали новый бактерицидный композиционный фильтр на основе активной углеродной ткани, модифицированной частицами металлической меди. В отличие от традиционных решений, которые не обеспечивают надежной защиты от микроорганизмов, его эффективность впервые достигает 99,9 %, и он одновременно защищает от токсичных газов, мелкодисперсных частиц и бактерий.
Для предотвращения распространения микроорганизмов сегодня применяется несколько подходов: одноразовые медицинские маски и респираторы, фильтры в системах вентиляции и кондиционирования. Для придания им бактерицидных свойств используют специальные пропитки и покрытия на основе серебра или фотокатализаторов, а также угольные сорбенты.
Проблема в том, что ни один из традиционных материалов не способен обеспечить полноценную защиту от микробиологического заражения. Такие фильтрующие и обеззараживающие системы со временем теряют свою активность: их поры забиваются, а сорбционная емкость исчерпывается. Из-за этого их приходится часто чистить и менять, поскольку иначе они не просто перестают работать, а сами становятся источником вторичного загрязнения воздуха.
При этом существующие решения, направленные на борьбу с бактериями, не обеспечивают улавливание токсичных газов из воздуха. Это значит, что в условиях реальных производств, где одновременно присутствуют токсичные вещества и микроорганизмы, требуется более сложная система защиты.
Ученые Пермского Политеха создали новый бактерицидный фильтр на основе активной углеродной ткани, модифицированной частицами металлической меди. Испытания в потоке воздуха подтвердили, что эффективность фильтра впервые достигает 99,9 %.
В качестве основы исследователи взяли активную углеродную ткань, которая хорошо сорбирует токсичные пары. А чтобы придать ей необходимые бактерицидные свойства, модифицировали мелкодисперсными частицами меди. Этот металл выбрали потому, что он обладает доказанным антимикробным действием и при этом значительно дешевле серебра.
Чтобы нанести медь, ученые использовали метод электроосаждения, когда металл наносят при помощи электрического тока. Однако равномерность и безопасность нового покрытия во многом зависят и от состава используемого раствора.
Вместо традиционных вариантов ученые остановились на электролите, содержащем сульфат меди, глицерин и щелочь, поскольку он прост в эксплуатации, нетоксичен и позволяет получать волокнистые сорбенты, на поверхности которых достаточно прочно закрепляются мелкодисперсные частицы меди. Но просто покрыть волокна металлом недостаточно — важно грамотно настроить весь процесс. Поэтому исследователи опытным путем подбирали режимы нанесения, при которых медь равномерно распределяется по поверхности активной угольной ткани.
В результате был разработан композиционный материал с бактерицидными свойствами. Для максимальной эффективности использования предлагается создание трехслойного блока, два внешних слоя которого представляют собой активную углеродную ткань, сорбирующую основную массу токсичных газов и паров, а средний слой — медьсодержащее бактерицидное покрытие, которое работает как барьер для микроорганизмов.
