بهينه‌سازي فرايند الكتروريسي بسترهاي نانوفيبري چند منظوره PAN/ZIF8 و استفاده از آن در ماسك‌هاي حفاظت تنفسي

مقدمه: با گسترش پاندمي كوويد ۱۹ (COVID-۱۹) و عدم ايجاد حفاظت كافي توسط تجهيزات حفاظتي موجود، توجه بسياري از پژوهشگران به توسعه ي تجهيزات حفاظت تنفسي ارتقايافته، سوق يافته است. نانوفيبرهاي الكتروريسي‌شده، به دليل دارا بودن خواص ويژه و قطر الياف در ابعاد نانومتري، گزينه ي مناسبي جهت ارتقاي خصوصيات عملكردي بسترهاي معمول مورد استفاده در ماسك‌ها هستند. هدف مطالعه ي حاضر، بهينه‌سازي فرايند الكتروريسي براي ساخت بسترهاي نانوفيبري پلي اكريلونيتريل (PAN) بر پايه ي جاذب چارچوب‌هاي ايميدازول زئوليتي-۸ (ZIF۸) و به‌كارگيري بستر بهينه‌شده در ماسك‌هاي پزشكي به‌منظور افزايش عملكرد حفاظتي اين ماسك‌ها است. روش كار: در اين مطالعه، براي سنتز ZIF۸، از روش دوستدار محيط زيست در محيط آبي استفاده شد. در ادامه، محلول‌هاي پليمري PAN/ZIF۸ در حلال دي متيل فرماميد آماده‌سازي شده و سپس نحوه ي اثر پارامترهاي الكتروريسي، ازجمله غلظت محلول پليمري، ولتاژ اعمالي الكتروريسي، فاصله ي الكتروريسي و دبي تزريق پليمر بر روي قطر و يكنواختي (درصد ضريب تغييرات نانوفيبرها) با بهره‌گيري از طرح آزمايشات سطح-پاسخ (RSM) بر اساس طرح مركب مركزي (CCD) مورد بررسي قرار گرفت. درنهايت بستر PAN/ZIF۸ بهينه شده و بستر PAN بر روي زيرلايه ي اسپان باند، الكتروريسي شد و وزن پايه، ميانگين قطر فيبرها، راندمان فيلتراسيون، افت فشار و فاكتور كيفيت بسترها مورد بررسي قرار گرفت.   يافته ها: با توجه به نتايج كسب‌شده، شرايط بهينه ي الكتروريسي محلول پليمري PAN/ZIF۸ براي پارامترهاي غلظت محلول پليمري، ولتاژ الكتروريسي، دبي تزريق و فاصله ي الكتروريسي، به ترتيب w/v% ۷۰، kv ۲۰، ml.hr-۱ ۰/۴ و ۱۸ cm به دست آمد. همچنين نتايج مطالعه ي حاضر، حاكي از اين بود كه ماسك داراي بستر نانوفيبري PAN/ZIF۸ با وجود وزن پايه ي كمتر، از عملكرد فيلتراسيون بهتر (۹۸/۵۱%)، افت فشار پايين‌تر (۳۱/۴۲ Pa) و درنهايت فاكتور كيفيت بالاتر (Pa-۱ ۰/۱۴۰۱) در مقايسه با ساير ماسك‌هاي مورد بررسي برخوردار است. نتيجه گيري: نتايج مطالعه ي حاضر، حاكي از اين بوده كه بسترهاي ساخته‌شده ي PAN/ZIF۸، از عملكرد فيلتراسيوني خوبي براي استفاده در تجهيزات حفاظت تنفسي برخوردار هستند و مي‌توان با مدل توسعه داده‌شده، نانوفيبرهاي يكنواخت و پيوسته با قطر دلخواه را براي كاربردهاي خاص، به‌ويژه در ساختار بسترهاي فيلتراسيوني ماسك‌هاي حفاظت تنفسي استفاده كرد.