Figure 1. Réseau de micro-buses en polymère. Crédit : Institut coréen avancé des sciences et de la technologie (KAIST)
Avec COVID-19 qui fait rage dans le monde entier, les chercheurs multiplient les méthodes pour développer diverses technologies antimicrobiennes qui pourraient être efficaces pour tuer un virus, mais sans danger pour l'homme et l'environnement.
Une étude récente d'une équipe de recherche du KAIST sera l'une des réponses à ces efforts. Le professeur Seung Seob Lee et le Dr Ji-hun Jeong du département de génie mécanique ont mis au point un prototype de stérilisation de l'air inoffensif utilisant de l'eau pulvérisée par électrolyse à partir d'un réseau de micro-buses en polymère. Cette étude est l'un des projets soutenus par l'initiative de R&D New Deal de KAIST en réponse à COVID-19. Leur étude a été rapportée dans Polymer.
Les microgouttelettes électro-pulvérisées encapsulent des espèces réactives de l'oxygène telles que les radicaux hydroxyles, superoxydes qui sont connus pour avoir une fonction antimicrobienne. L'encapsulation prolonge la durée de vie des espèces réactives de l'oxygène, qui permettent aux gouttelettes de remplir efficacement leur fonction antimicrobienne. Des recherches antérieures ont déjà prouvé les effets antimicrobiens et d'encapsulation des gouttelettes électro-pulvérisées.
Malgré son potentiel pour les applications antimicrobiennes, l'eau électro-pulvérisée fonctionne généralement dans une condition de décharge électrique, qui peut générer de l'ozone. L'inhalation d'ozone est connue pour endommager le système respiratoire des humains. Un autre obstacle technique à l'électropulvérisation est le problème de faible débit. Étant donné que l'électropulvérisation présente la dépendance de la taille des gouttelettes sur le débit, il y a une limite à la quantité de microgouttelettes d'eau qu'une seule buse peut produire.
Figure 2. L'électrospray multiplexé d'eau et effet antimicrobien. Crédit : Institut coréen avancé des sciences et de la technologie (KAIST)
Avec ça en tête, l'équipe de recherche a développé un réseau de micro-buses en polymère diélectrique pour effectuer l'électropulvérisation multiplexée d'eau sans décharge électrique. Le réseau de micro-buses en polymère a été fabriqué en utilisant le procédé MEMS (Micro Electro-Mechanical System). Selon l'équipe de recherche, la buse peut transporter de cinq à 19 micro-buses selon l'application requise.
Le rapport hauteur/largeur élevé de la micro-buse et un extracteur dans le plan ont été proposés pour concentrer le champ électrique à la pointe de la micro-buse, qui empêche la décharge électrique causée par la tension superficielle élevée de l'eau. Un réseau de micro-piliers avec un revêtement hydrophobe autour de la micro-buse a également été proposé pour empêcher le mouillage du réseau de micro-buses.
Le réseau de micro-buses en polymère a fonctionné en mode jet conique stable sans décharge électrique, comme le confirment l'imagerie à grande vitesse et l'imagerie pulsée à la nanoseconde. Les microgouttelettes d'eau se situaient entre 6 et 10 m et présentaient un effet antimicrobien sur Escherichia coli et Staphylococcus aureus.
Le professeur Lee a dit, "Nous pensons que cette recherche peut être appliquée aux produits de climatisation dans les zones qui nécessitent des fonctions antimicrobiennes et d'humidification."
