Durante la pandemia de COVID-19, la gente se ha acostumbrado a usar mascarillas, pero muchas cubiertas son frágiles y no se desinfectan fácilmente. Las espumas metálicas son duraderas, y sus pequeños poros y grandes superficies sugieren que podrían filtrar eficazmente los microbios. Ahora, investigadores que informan en ACS ' Nano letras han transformado nanocables de cobre en espumas metálicas que podrían usarse en mascarillas y sistemas de filtración de aire. Las espumas se filtran de manera eficiente, se descontaminan fácilmente para su reutilización y son reciclables.

Cuando una persona con una infección respiratoria, como el SARS-CoV-2, tose o estornuda, liberan pequeñas gotas y partículas en aerosol en el aire. Las partículas de menos de 0,3 μm pueden permanecer en el aire durante horas, por lo que los materiales que pueden atrapar estas pequeñas partículas son ideales para usar en mascarillas y filtros de aire. Pero algunos materiales filtrantes existentes tienen inconvenientes. Por ejemplo, fibra de vidrio, Los nanotubos de carbono y las fibras de polipropileno no son lo suficientemente duraderos como para someterse a repetidos procedimientos de descontaminación. mientras que algunos dependen de la electrostática para que no se puedan lavar, dando lugar a grandes cantidades de residuos. Recientemente, Los investigadores han desarrollado espumas metálicas con poros microscópicos que son más fuertes y más resistentes a la deformación. solventes, y altas temperaturas y presiones. Entonces, Kai Liu y sus colegas querían desarrollar y probar espumas de cobre para ver si podían eliminar eficazmente aerosoles de tamaño submicrónico y, al mismo tiempo, ser lo suficientemente duraderas como para descontaminarlas y reutilizarlas.

Los investigadores fabricaron espumas metálicas recolectando nanocables de cobre electrodepositados y fundiéndolos en una red 3-D independiente. que se solidificó con calor para formar enlaces fuertes. Se agregó una segunda capa de cobre para fortalecer aún más el material. En pruebas, la espuma de cobre mantuvo su forma cuando se presurizó y a altas velocidades del aire, lo que sugiere que es duradero para máscaras faciales o filtros de aire reutilizables y que podría limpiarse con aire comprimido o lavado. El equipo descubrió que las espumas metálicas tenían una excelente eficiencia de filtración para partículas dentro del rango de tamaño de 0,1 a 1,6 μm, que es relevante para filtrar el SARS-CoV-2. Su material más eficaz fue una versión de 2,5 mm de espesor, con el cobre ocupando el 15% del volumen. Esta espuma tenía una gran superficie y atrapó el 97% de las partículas de sal aerosolizadas de 0,1 a 0,4 μm, que se utilizan comúnmente en las pruebas de mascarilla.

Según los cálculos del equipo, la transpirabilidad de sus espumas era generalmente comparable a la de las mascarillas faciales de polipropileno N95 disponibles comercialmente. Debido a que el nuevo material está basado en cobre, los filtros deben ser resistentes a los agentes de limpieza, permitiendo muchas opciones de desinfección, y sus propiedades antimicrobianas ayudarán a matar bacterias y virus atrapados, dicen los investigadores. Además, son reciclables. Los investigadores estiman que los materiales costarían alrededor de $ 2 por máscara en la actualidad, y la desinfección y la reutilización prolongarían su vida útil, haciéndolos económicamente competitivos con los productos actuales.