Figura 1. Matriz de microboquillas de polímero. Crédito:Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
Con COVID-19 arrasando en todo el mundo, los investigadores están duplicando los métodos para desarrollar diversas tecnologías antimicrobianas que podrían ser efectivas para matar un virus, pero inofensivo para los seres humanos y el medio ambiente.
Un estudio reciente realizado por un equipo de investigación de KAIST será una de las respuestas a tales esfuerzos. El profesor Seung Seob Lee y el Dr. Ji-hun Jeong del Departamento de Ingeniería Mecánica desarrollaron un prototipo de esterilización de aire inofensivo con agua pulverizada de una matriz de microboquillas de polímero. Este estudio es uno de los proyectos apoyados por la Iniciativa de I + D New Deal de KAIST en respuesta a COVID-19. Su estudio se informó en Polymer.
Las microgotas electropulverizadas encapsulan especies reactivas de oxígeno como radicales hidroxilo, superóxidos que se sabe que tienen una función antimicrobiana. La encapsulación prolonga la vida de las especies reactivas de oxígeno, que permiten que las gotitas realicen su función antimicrobiana de manera eficaz. Investigaciones anteriores ya han demostrado los efectos antimicrobianos y de encapsulación de las gotitas pulverizadas eléctricamente.
A pesar de su potencial para aplicaciones antimicrobianas, El agua electropulverizada generalmente opera bajo una condición de descarga eléctrica, que puede generar ozono. Se sabe que la inhalación de ozono daña el sistema respiratorio de los seres humanos. Otra barrera técnica para la electropulverización es el problema del caudal bajo. Dado que la pulverización eléctrica muestra la dependencia del tamaño de la gota del caudal, Existe un límite para la cantidad de microgotas de agua que puede producir una sola boquilla.
Figura 2. El electrospray multiplexado de agua y efecto antimicrobiano. Crédito:Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
Teniendo esto en cuenta, El equipo de investigación desarrolló una matriz de microboquillas de polímero dieléctrico para realizar la electropulverización multiplexada de agua sin descarga eléctrica. La matriz de microboquillas de polímero se fabricó utilizando el proceso MEMS (Micro Electro-Mechanical System). Según el equipo de investigación, la boquilla puede llevar de cinco a 19 microboquillas dependiendo de la aplicación requerida.
Se propuso la alta relación de aspecto de la microboquilla y un extractor en el plano para concentrar el campo eléctrico en la punta de la microboquilla, que evita la descarga eléctrica provocada por la alta tensión superficial del agua. También se propuso una matriz de micropilares con un revestimiento hidrófobo alrededor de la microboquilla para evitar la humectación de la matriz de microboquillas.
La matriz de microboquillas de polímero se realizó en modo de chorro de cono constante sin descarga eléctrica, como lo confirman las imágenes de alta velocidad y las imágenes pulsadas de nanosegundos. Se midió que las microgotitas de agua estaban en el rango de seis a 10 μm y mostraron un efecto antimicrobiano sobre Escherichia coli y Staphylococcus aureus.
El profesor Lee dijo:"Creemos que esta investigación se puede aplicar a productos de aire acondicionado en áreas que requieren funciones antimicrobianas y humectantes".
