N95-masker är en kritisk del av den personliga skyddsutrustningen som används av sjukvårdspersonal i frontlinjen. Dessa masker uppnår 95 % effektivitet när det gäller att filtrera bort små 0,3 mikron partiklar, samtidigt som man bibehåller rimlig andningsförmåga, tack vare ett lager av fina smältblåsta polypropenfibrer som innehåller elektriska laddningar för att attrahera partiklar.

Långvarig användning och dekontaminering framkallad av allvarliga försörjningsbrister runt om i världen under covid-19-pandemin kan enkelt ta bort laddningarna och försämra filtreringseffektiviteten.

I journalen Vätskors fysik , forskare från Indiens Tata Institute of Fundamental Research och Israels Technion-IIT delar en metod för att återställa filtreringseffektiviteten hos N95-masker till out-of-box-nivåer - så länge som masken inte är strukturellt äventyrad.

"I dag, N95-masker bärs av sjukvårdspersonal under längre perioder, " sa medförfattaren Shankar Ghosh. "Detta ger upphov till mycket fuktiga förhållanden, och fukt är skadlig för elektrostatiken."

Under användning, alla elektrostatiska masker förlorar långsamt sin effektivitet på grund av fukt.

"Det är mycket värre på en plats som Mumbai under den indiska monsunen, där den omgivande luftfuktigheten kan nå mer än 90 %, " sa Ghosh.

Gruppens arbete utnyttjar det, under höga elektriska fält, polypropenkonduktiviteten är hög, vilket gör det möjligt att införa överskottsladdningar i materialet genom att ansluta det till ett batteri. När laddningskällan är avstängd, det pålagda elektriska fältet blir noll, och polypropenens konduktivitet sjunker effektivt till noll. Som ett resultat, de extra laddningsbärarna immobiliserar, och materialet förblir laddat.

Forskarna upptäckte att de kunde slänga en N95 i en vanlig tvättmaskin för att rengöra den, vilket avsevärt minskar dess filtreringseffektivitet. De kunde sedan ladda upp den genom att lägga den mellan två elektroder vid hög spänning för att återställa dess effektivitet på 95 %.

"Vi har också visat en proof-of-concept-konstruktion av en batteridriven smart mask, där den förlorade laddningen fylls på med jämna mellanrum genom att koppla in masken till en laddstation – ungefär som hur du skulle ladda din smartphone, " sa Ghosh.

Gruppen tror att dess metod att hålla masker laddade kommer att leda till mycket energieffektiva smarta masker.

"Strömmar är i mikroampere, och effektbehovet är extremt lågt, i storleksordningen en milliwatt, så en kompakt och praktisk lösning kan snart vara genomförbar, " sa Ghosh.

Utöver detta, deras metod kommer att vara användbar för en mängd olika luftfiltreringsapplikationer, såsom VVS- eller industrifilter.