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Le maschere filtranti al microscopio: le strabilianti immagini artistiche

Le mascherine ormai sono un elemento costante nelle nostre nuove vite da pandemia. Sono diventate parte della routine quotidiana per molti di noi e comunque qualcosa che ormai, dopo un anno, è percepito come un elemento necessario per aumentare la sicurezza per noi stessi e per gli altri e ridurre la diffusione del virus. La scienza l’ha spiegato in mille modi diversi, del resto.

Un modo sicuramente originale e d’impatto è quello utilizzato dal team dei ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST). Gli scienziati si sono spinti ad osservare da vicino la struttura delle fibre, i meravigliosi intrecci, a livello microscopico, delle mascherine che indossiamo ogni giorno.

Il risultato sono una galleria di immagini ottenute tramite microscopio elettronico a scansione che a prima vista sbalordiscono come la visione di un’opera d’arte. Sembra di essere dentro ad una galleria d’arte, osservandole. Alcuni materiali, come il poliestere, hanno l’aspetto di graziose trecce o forse di una massa di spaghetti. Altri come la flanella di cotone sembrano erba secca sparsa in modo confuso.

Le maschere filtranti al microscopio: le strabilianti immagini artistiche

Christopher Zangmeister, il principale ricercatore del NIST dietro a questo studio, ha spiegato a Gizmodo però il reale obiettivo dello studio: valutare l’efficacia delle mascherine facciali.

Oltre al piacevole lato artistico c’è un serio studio che ha aiutato gli scienziati a capire perché un materiale funziona meglio di un altro: dettagli come diametro delle fibre, quantità di spazio tra esse, spessore del tessuto e tipo di trama del tessuto influiscono sull’efficacia con cui un materiale cattura le particelle, droplets o aerosol che veicolano il virus, insomma.

Edward Vicenzi, il microscopista del NIST, ha rivelato che quando ha visto per la prima volta le immagini è stato colpito dalla differenza tra materiali tessuti e non tessuti.

“Sono stato immediatamente attratto dai bellissimi motivi realizzati con materiali intrecciati. Nonostante la semplicità dei motivi, ogni filo, costituito da un fascio di fibre, ha una sua forma complessa”, ha affermato.

Le maschere filtranti al microscopio: le strabilianti immagini artistiche

Zangmeister e Vicenzi hanno analizzato 32 tessuti naturali e sintetici, tra cui cotone, lana, sintetici, misti sintetici e misti sintetici/cotone. Per analizzare l’efficacia dei tessuti, il team ha fatto scorrere un flusso di particelle attraverso i campioni di tessuto. Hanno quindi contato il numero di particelle prima e dopo il passaggio attraverso il tessuto.Sebbene l’aerosol sia composto di particelle molto piccole queste hanno una certa massa e, a seconda della complessità della struttura, restano attaccati alle fibre.

I loro risultati, che sono stati pubblicati sulla rivista ACS Nano, hanno determinato che tre dei cinque materiali più efficaci per bloccare i materiali erano 100% cotone con fibre in rilievo, come quello della flanella. Quattro dei cinque meno efficaci erano sintetici.
Questo perché la struttura caotica, più complessa, del tessuto permette di intrappolare meglio le particelle.

Le maschere filtranti al microscopio: le strabilianti immagini artistiche

Ma mentre il cotone sembra essere migliore per le maschere in tessuto utilizzate dal pubblico in generale, le maschere per uso medico, ormai entrate per fortuna nell’uso quotidiano, sono un’altra cosa. Questa immagine in falsi colori mostra una sezione trasversale di uno strato di una maschera N95 (simile alle KN95 ed alle FFP2): il materiale filtrante in viola e il materiale protettivo attorno ad esso. Il materiale filtrante è ottenuto fondendo e poi insufflando aria nel polipropilene, un tipo di plastica, creando così una rete estremamente caotica. Le fibre sono molto più piccole e hanno una superficie molto maggiore rispetto alle fibre di cotone, motivo per cui è un materiale filtrante particolarmente efficace.

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