پژوهشگران فیلتر هوایی با چسبندگی تقویت‌شده الهام‌گرفته از موی بینی طراحی کردند
گروهی از پژوهشگران دانشگاه Chung-Ang کره جنوبی فیلتر هوای نوینی طراحی کرده‌اند که از سازوکار طبیعی موی بینی پوشیده از مخاط الهام گرفته است؛ ساختاری که به‌طور مؤثر ذرات معلق را به دام می‌اندازد و نگه می‌دارد.
فیلترهای هوا در همه‌جا مورد استفاده قرار می‌گیرند و عملکرد صحیح آن‌ها نقش حیاتی در پاکی هوایی دارد که تنفس می‌کنیم. در فیلترهای متداول، نیروهای چسبندگی بسیار ضعیف (مانند نیروهای واندروالس) مسئول جذب ذرات هستند، اما این نیروها برای نگه‌داشتن ذرات ریز کافی نیستند و در نتیجه عملکرد پایین و حتی رهاسازی مجدد آلاینده‌های جذب‌شده را به‌دنبال دارند.
در پژوهشی که به‌تازگی در نشریه Nature منتشر شده، تیمی به سرپرستی دکتر سانگهیوک وو (Sanghyuk Wooh) راهکاری الهام‌گرفته از زیست‌طبیعت ارائه کرده است. این سامانه نو با نام فیلتر پوشش‌داده‌شده با روغن حذف‌کننده ذرات (PRO – Particle-Removing Oil-coated filter) عملکرد موی بینی را شبیه‌سازی می‌کند که ذرات را با کمک لایه‌ای از مخاط به دام می‌اندازد.
پژوهشگران در این طرح، لایه‌ای نازک و پایدار از مایع بر روی بستر فیلتر ایجاد کردند. آن‌ها الیاف فیلتر را با «برس‌های پلیمری» بسیار ریز پوشاندند و سپس با استفاده از روغن غیر فرّاری که از نظر شیمیایی مشابه همان پلیمرها بود، اسپری کردند. این شباهت شیمیایی باعث شد روغن به‌صورت یکنواخت پخش شده و لایه‌ای همگن و چسبنده تشکیل دهد. برخلاف نمونه‌های قبلی فیلترهای پوشش‌دار، این طراحی از گرفتگی منافذ جلوگیری کرده و جریان آزاد هوا را حفظ می‌کند.
نتایج آزمایش‌ها نشان داد فیلتر PRO بازده جذب ذرات را ۱۰ تا ۳۰ درصد افزایش می‌دهد — از گردوغبارهای ریز گرفته تا گرده‌های بزرگ — بدون آن‌که افت فشار قابل‌توجهی ایجاد کند. این عملکرد به‌واسطه نیروهای مویینگی (Capillary Forces) ناشی از لایه نازک روغن حاصل شده است که قدرت چسبندگی ذرات را چندین برابر افزایش می‌دهد.
این فیلتر در شرایط سخت نیز عملکرد پایدار دارد؛ درحالی‌که فیلترهای معمولی با تغییر جهت یا شدت جریان هوا کارایی خود را از دست می‌دهند یا ذرات را رها می‌کنند، فیلتر PRO ذرات را محکم نگه می‌دارد و از آلودگی مجدد هوا جلوگیری می‌کند. این ویژگی امکان کاربردهایی نو مانند فیلتراسیون بدون فن (zero-energy) در فضاهایی نظیر محیط‌های باز، ایستگاه‌های مترو یا مناطق سیگارکشیدن در فضای آزاد را فراهم می‌سازد.
دکتر وو در این‌باره می‌گوید:
«این نخستین نمونه از سامانه فیلتراسیون چندجهته با قابلیت جلوگیری از پخش مجدد گردوغبار است که از باد طبیعی به‌عنوان منبع انرژی رایگان بهره می‌برد.»
از دیگر مزایای این فیلتر، قابلیت شست‌وشو و استفاده مجدد است؛ کافی است پس از شست‌وشو، روغن سیلیکونی دوباره بر سطح آن اعمال شود تا کارایی اولیه بازگردد. این موضوع عمر مفید فیلتر را افزایش داده و پسماند پلاستیکی را کاهش می‌دهد.
آزمایش‌های میدانی نیز در سامانه‌های HVAC واقعی و با همکاری شرکت کره‌ای Wise & YiRop انجام شد. نتایج نشان داد فیلتر PRO در شرایط واقعی عملکردی برتر نسبت به فیلترهای معمولی دارد. دکتر وو می‌افزاید:
«با وجود جذب گردوغبار بیشتر، عمر فیلتر PRO حدود دو برابر فیلترهای متداول بود که این امر باعث کاهش پسماند پلاستیکی و هزینه‌های بهره‌برداری سیستم‌های HVAC می‌شود. افزون بر آن، این سامانه حدود ۲۰ درصد صرفه‌جویی در مصرف انرژی ایجاد می‌کند و گامی به‌سوی فیلتراسیون هوا با رویکردی پایدار و دوستدار محیط‌زیست است.»