Design of biodegradable cellulose filtration material with high efficiency and breathability
Julkaisuvuosi
2024
Tekijät
Ketoja, Jukka A.; Saurio, Kaisa; Rautkoski, Hille; Kenttä, Eija; Tanaka, Atsushi; Koponen, Antti I.; Virkajärvi, Jussi; Heinonen, Kimmo; Kostamo, Katri; Järvenpää, Anastasia; Hyry, Niina; Heikkilä, Pirjo; Hankonen, Nelli; Harlin, Ali
Abstrakti:
Using respiratory protective equipment is one of the relevant preventive measures for infectious diseases, including COVID-19, and for various occupational respiratory hazards. Because experienced discomfort may result in a decrease in the utilization of respirators, it is important to enhance the material properties to resolve suboptimal usage. We combined several technologies to produce a filtration material that met requirements set by a cross-disciplinary interview study on the usability of protective equipment. Improved breathability, environmental sustainability, and comfort of the material were achieved by electrospinning poly(ethylene oxide) (PEO) nanofibers on a thin foam-formed fabric from regenerated cellulose fibers. The high filtration efficiency of sub-micron–sized diethylhexyl sebacate (DEHS) aerosol particles resulted from the small mean segment length of 0.35 μm of the nanofiber network. For a particle diameter of 0.6 μm, the filtration efficiency of a single PEO layer varied in the range of 80–97 % depending on the coat weight. The corresponding pressure drop had the level of 20–90 Pa for the airflow velocity of 5.3 cm/s. Using a multilayer structure, a very high filtration efficiency of 99.5 % was obtained with only a slightly higher pressure drop. This opens a route toward designing sustainable personal protective media with improved user experience.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy
Järvenpää Anastasia
Kenttä Eija
Rautkoski Hille
Virkajärvi Jussi
Heinonen Kimmo
Hyry Niina
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti/Sarja
Volyymi
336
Artikkelinumero
122133
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
2
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Rinnakkaistallenteen lisenssi
CC BY
Muut tiedot
Tieteenalat
Materiaalitekniikka; Sosiologia
Tunnistettu aihe
[object Object]
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Ei
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1016/j.carbpol.2024.122133
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä