Tijdens de COVID-19-pandemie, mensen zijn gewend geraakt aan het dragen van gezichtsmaskers, maar veel bekledingen zijn kwetsbaar en niet gemakkelijk te desinfecteren. Metaalschuimen zijn duurzaam, en hun kleine poriën en grote oppervlakten suggereren dat ze microben effectief kunnen uitfilteren. Nutsvoorzieningen, onderzoekers rapporteren in ACS' Nano-letters hebben koperen nanodraden omgezet in metaalschuim dat kan worden gebruikt in gezichtsmaskers en luchtfiltratiesystemen. De schuimen filteren efficiënt, gemakkelijk te ontsmetten voor hergebruik en recyclebaar zijn.

Wanneer een persoon met een luchtweginfectie, zoals SARS-CoV-2, hoesten of niezen, ze laten kleine druppeltjes en vernevelde deeltjes in de lucht vrij. Deeltjes kleiner dan 0,3 m kunnen urenlang in de lucht blijven, dus materialen die deze kleine deeltjes kunnen opvangen, zijn ideaal voor gebruik in gezichtsmaskers en luchtfilters. Maar sommige bestaande filtermaterialen hebben nadelen. Bijvoorbeeld, glasvezel, koolstofnanobuisjes en polypropyleenvezels zijn niet duurzaam genoeg om herhaalde decontaminatieprocedures te ondergaan, terwijl sommigen verder vertrouwen op elektrostatica, zodat ze niet kunnen worden gewassen, leidt tot grote hoeveelheden afval. Onlangs, onderzoekers hebben metallische schuimen ontwikkeld met microscopisch kleine poriën die sterker zijn en beter bestand tegen vervorming, oplosmiddelen, en hoge temperaturen en drukken. Dus, Kai Liu en collega's wilden koperschuim ontwikkelen en testen om te zien of ze aerosolen van submicronformaat effectief konden verwijderen en tegelijkertijd duurzaam genoeg waren om te worden ontsmet en hergebruikt.

De onderzoekers maakten metaalschuim door elektrolytisch afgezette koperen nanodraden te oogsten en deze in een vrijstaand 3D-netwerk te gieten. die werd gestold met warmte om sterke bindingen te vormen. Een tweede koperlaag werd toegevoegd om het materiaal verder te versterken. Bij testen, het koperschuim behield zijn vorm onder druk en bij hoge luchtsnelheden, wat suggereert dat het duurzaam is voor herbruikbare gezichtsmaskers of luchtfilters en kan worden gereinigd met wassen of perslucht. Het team ontdekte dat de metaalschuimen een uitstekende filtratie-efficiëntie hadden voor deeltjes binnen het bereik van 0,1-1,6 m. die relevant is voor het uitfilteren van SARS-CoV-2. Hun meest effectieve materiaal was een 2,5 mm dikke versie, waarbij koper 15% van het volume inneemt. Dit schuim had een groot oppervlak en ving 97% van 0,1-0,4 m vernevelde zoutdeeltjes op, die vaak worden gebruikt in gezichtsmaskertests.

Volgens de berekeningen van het team, het ademend vermogen van hun schuim was over het algemeen vergelijkbaar met dat van in de handel verkrijgbare polypropyleen N95 gezichtsmaskers. Omdat het nieuwe materiaal op koper is gebaseerd, de filters moeten bestand zijn tegen reinigingsmiddelen, waardoor er veel desinfectiemogelijkheden zijn, en de antimicrobiële eigenschappen ervan helpen ingesloten bacteriën en virussen te doden, zeggen de onderzoekers. In aanvulling, ze zijn recyclebaar. De onderzoekers schatten dat de materialen op dit moment ongeveer $ 2 per masker zouden kosten, en desinfectie en hergebruik zouden hun levensduur verlengen, waardoor ze economisch concurrerend zijn met de huidige producten.