Sedan utbrottet, COVID-19-viruset har infekterat mer än 207,7 miljoner människor världen över och har krävt mer än 4,3 miljoner liv, enligt Världshälsoorganisationens dashboard för coronaviruset den 17 augusti.

Dock, många läkare tillskriver ansiktsmaskernas betydelse för att bromsa spridningen av viruset och skydda människors hälsa.

Innovationer för att förbättra maskens effektivitet, med ökat fokus på nanofibertillverkning, har resulterat i högre filtreringseffektivitet, större komfort, och lättare andningsförmåga. Dock, effekterna av mikrovattendroppar på integriteten hos nanofibrer är relativt oklara.

I Vätskors fysik , forskare från Southern University of Science and Technology i Shenzhen, Kina, undersöka dessa oklarheter genom en visualisering av nanofibrer som interagerar med exponering för vattenaerosol.

"När covid-19 först slog till, ansiktsmasker var en extremt bristvara överallt, och folk kom på alla möjliga sätt att "föryngra" använda ansiktsmasker. Det var som en kocktävling, med kokning, ångande, grilla, och även rökning involverat, " sa medförfattaren Boyang Yu. "Vår intuition sa till oss att det här inte kan vara rätt. Vi måste undersöka det och se exakt vad som hände med nanofibrerna."

Yu och hans kollegor använde mikroskopiska höghastighetsvideor för att systematiskt visualisera utvecklingen av nanofibrer gjorda av polymerer med olika kontaktvinklar, diametrar, och maskstorlekar vid exponering för vattenaerosol.

"Att filma nanofibrer är som att ta porträtt av bebisar, " sa Yu. "De gillar inte att stanna på plats för kameran. Detta beror på att nanofibrer är väldigt mjuka och tunna, speciellt med aerosolflödet som blåser igenom. Men med tillräcklig omsorg, tålamod, och tur, vi fick så småningom fina bilder för vår analys."

Bilderna som produceras avslöjar nanofibrer sammansmälta irreversibelt under "droppfångningsstadiet" såväl som det efterföljande vätskeavdunstningsteget, avsevärt minska den effektiva fiberlängden för att fånga upp aerosoler. De visar att hydrofoba och ortogonalt vävda fibrer kan minska kapillärkrafter och minska fibersammansättningshastigheten.

"Vi bekräftade tre saker, " sa medförfattaren Weiwei Deng. "En, nanofibrer är fantastiska på att fånga upp droppar i aerosol. Två, nanofibrerna binds samman efter att aerosolen har fångats upp. Och tre, denna bindning är tät och oåterkallelig, även efter att de fångade dropparna avdunstat.

"Vättade fibrer tenderar att binda till varandra på samma sätt som våta hårstrån tenderar att buntas ihop. Det är på grund av kapillärkraften, som blir dominerande när storleksskalan krymper, och det är extremt starkt för nanofibrer."

Studiens resultat förväntas bidra till att förbättra designen, tillverkning, och användning av ansiktsmasker gjorda med nanofibrer. De ger direkta visuella bevis för behovet av att byta ut ansiktsmasker ofta, speciellt i kalla miljöer.

"Vintern är på väg, " sa Deng. "När det är kallt ute, din andedräkt innehåller fler droppar som kan få nanofibernätet att kollapsa snabbare."