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Desde su aparición, el virus COVID-19 ha infectado a más de 207,7 millones de personas en todo el mundo y se ha cobrado más de 4,3 millones de vidas, según el cuadro de mandos de coronavirus de la Organización Mundial de la Salud a fecha de 17 de agosto. Sin embargo, muchos profesionales de la medicina atribuyen a las mascarillas un papel importante a la hora de frenar la propagación del virus y proteger la salud humana.
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Las innovaciones para mejorar la eficacia de las mascarillas, centradas cada vez más en la fabricación de nanofibras, han dado lugar a una mayor eficacia de filtración, una mayor comodidad y una capacidad respiratoria más fácil. Sin embargo, los efectos de las microgotas de agua en la integridad de las nanofibras son relativamente poco claros.
En Physics of Fluids, de AIP Publishing, investigadores de la Southern University of Science and Technology de Shenzhen (China) examinan estas ambigüedades a través de una visualización de nanofibras que interactúan con la exposición al aerosol de agua.
"Cuando el COVID-19 llegó por primera vez, las mascarillas escaseaban por todas partes y la gente ideaba todo tipo de formas de "rejuvenecer" las mascarillas usadas. Era como un concurso de chefs, en el que se hervía, se cocinaba al vapor, se asaba e incluso se ahumaba", explica el coautor Boyang Yu. "Nuestra intuición nos dijo que esto no puede ser correcto. Tenemos que investigar y ver qué pasó exactamente con las nanofibras"
Yu y sus colegas utilizaron vídeos microscópicos de alta velocidad para visualizar sistemáticamente la evolución de las nanofibras hechas de polímeros con diferentes ángulos de contacto, diámetros y tamaños de malla bajo la exposición al aerosol de agua.
"Filmar nanofibras es como hacer retratos de bebés", dijo Yu. "No les gusta quedarse en su sitio para la cámara. Esto se debe a que las nanofibras son muy blandas y endebles, especialmente con el flujo de aerosol que las atraviesa. Pero con suficiente cuidado, paciencia y suerte, al final conseguimos buenas fotos para nuestro análisis"
Las imágenes producidas revelan que las nanofibras se fusionan de forma irreversible durante la "etapa de captura de gotas", así como en la posterior etapa de evaporación del líquido, lo que reduce significativamente la longitud efectiva de la fibra para capturar aerosoles. Muestran que las fibras hidrofóbicas y tejidas ortogonalmente pueden reducir las fuerzas capilares y disminuir la tasa de coalescencia de las fibras.
"Confirmamos tres cosas", dijo el coautor Weiwei Deng. "Una, las nanofibras son magníficas para capturar las gotas del aerosol. Dos, las nanofibras se unen después de capturar el aerosol. Y tres, esta unión es estrecha e irreversible, incluso después de que las gotas capturadas se evaporen"
"Las fibras mojadas tienden a unirse entre sí del mismo modo que los cabellos mojados tienden a agruparse. Se debe a la fuerza capilar, que se vuelve dominante a medida que la escala de tamaño se reduce, y es extremadamente fuerte para las nanofibras. Se acerca el invierno", dice Deng. "Cuando hace frío en el exterior, el aliento contiene más gotas que pueden hacer que la malla de nanofibras se colapse más rápidamente"
