Instant Disinfecting Face Masks Utilizing Electroporation Powered by Respiration‐Driven Triboelectric Nanogenerators

摩擦电效应 材料科学 聚偏氟乙烯 纳米发生器 纳米技术 电穿孔 聚乙烯醇 介电泳 膜 光电子学 生物医学工程 复合材料 医学 压电 基因 化学 生物化学 聚合物 微流控
作者
Moh Terng Sim,Zhi Yin Ee,Yuan Hao Lim,Tee Sheng Sia,Daniel Tze Kheng Ong,Jason Soon Chye Koay,Boon Tong Goh,Yoong Soon Yong,Kean C. Aw,Swee Tiam Tan,Wee Chen Gan
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (51) 被引量:20
标识
DOI:10.1002/adfm.202410062
摘要

Abstract Wearing face masks is an effective non‐pharmaceutical strategy to inhibit the transmission of airborne diseases. Nonetheless, most commercial face masks lack disinfecting capabilities, posing risks of secondary transmission, while those with antimicrobial coatings are incapable of instant pathogen inactivation. Herein, a proof‐of‐concept instant disinfecting face mask is demonstrated consisting of a Cu(OH) 2 ‐nanowire electroporation filter powered by a respiration‐driven triboelectric nanogenerator (R‐TENG). The R‐TENG comprises electrospun polyvinyl alcohol (PVA) and polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes. A dome‐shaped PVA membrane is specifically designed to maximize the effective contact area. Coupling the novel dome‐shape design with maximized β‐phase crystallites of PVDF, the enhanced R‐TENG generates an open‐circuit voltage of 120 V under the normal breathing rate of an adult, resulting in an amplified electric field of 19 MV m −1 at the nanowire tips of the electroporation filter. Under this high localized electric field, effective inactivation of bacteria (>99.9%) is achieved via a synergy of electroporation and physical penetration. Conversely, when the R‐TENG is disconnected, only partial inactivation (90%–99%) via physical penetration is realized. For the first time, it shows that R‐TENG powered electroporation is a viable solution to achieve instant, effective disinfection, paving the way for next‐generation face masks.
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