Автор AZoNano 25 марта 2021 г.

Во время пандемии COVID-19 люди привыкли носить маски, но многие из них хрупкие, и их нелегко дезинфицировать. Металлические пены долговечны, а их маленькие поры и большая площадь поверхности позволяют предположить, что они могут эффективно отфильтровывать микробы. Теперь исследователи, сообщающие в ACS ' Nano Letters преобразовали медные нанопроволоки в металлическую пену, которую можно было бы использовать в лицевых масках и системах фильтрации воздуха. Пена эффективно фильтруется, легко обеззараживается для повторного использования и подлежит переработке.

Когда человек с респираторной инфекцией, такой как SARS-CoV-2, кашляет или чихает, они выбрасывают в воздух маленькие капельки и аэрозольные частицы. Частицы размером менее 0,3 мкм могут оставаться в воздухе в течение нескольких часов, поэтому материалы, которые могут улавливать эти крошечные частицы, идеально подходят для использования в лицевых масках и воздушных фильтрах. Но некоторые существующие фильтрующие материалы имеют недостатки.

Например, стекловолокно, углеродные нанотрубки и полипропиленовые волокна недостаточно прочны, чтобы подвергаться повторным процедурам обеззараживания, в то время как некоторые в дальнейшем полагаются на электростатику, поэтому их нельзя мыть, что приводит к большому количеству отходов.

Недавно исследователи разработали металлические пены с микроскопическими порами, которые более прочны и устойчивы к деформации, растворителям, высоким температурам и давлению. Итак, Кай Лю и его коллеги хотели разработать и протестировать медные пенопласты, чтобы увидеть, могут ли они эффективно удалять аэрозоли субмикронных размеров, будучи при этом достаточно прочными, чтобы их можно было обеззараживать и повторно использовать.

Исследователи изготовили металлическую пену путем сбора электроосажденных медных нанопроволок и отливки их в отдельно стоящую трехмерную сеть, которая затвердевала под действием тепла с образованием прочных связей. Второй слой меди был добавлен для дальнейшего укрепления материала.

В ходе испытаний медная пена сохраняла свою форму под давлением и при высоких скоростях воздуха, что позволяет предположить, что она долговечна для многоразовых лицевых масок или воздушных фильтров и может очищаться с помощью мытья или сжатого воздуха. Команда обнаружила, что металлические пены обладают отличной эффективностью фильтрации для частиц размером 0,1-1,6 мкм, что важно для фильтрации SARS-CoV-2. Их наиболее эффективным материалом была версия толщиной 2,5 мм, при этом медь занимала 15% объема.

Эта пена имела большую площадь поверхности и захватывала 97% аэрозольных солевых частиц размером 0,1-0,4 мкм, которые обычно используются при испытаниях лицевых масок. Согласно расчетам команды, воздухопроницаемость их пен в целом была сопоставима с воздухопроницаемостью имеющихся в продаже масок из полипропилена N95. Поскольку новый материал основан на меди, фильтры должны быть устойчивы к чистящим средствам, что позволяет использовать множество вариантов дезинфекции, а его антимикробные свойства помогут убить захваченные бактерии и вирусы, говорят исследователи. Кроме того, они пригодны для вторичной переработки.

По оценкам исследователей, в настоящее время стоимость каждой маски составляет около 2 долларов, а дезинфекция и повторное использование продлят срок их службы, что сделает их экономически конкурентоспособными по сравнению с существующими продуктами.

Авторы выражают признательность за финансирование программы воздействия Джорджтаунской экологической инициативы, завещания Макдевитта Джорджтаунскому университету и Фонда Тома и Джинни Кэхилл по физике окружающей среды Калифорнийского университета в Дэвисе.

Резюме доклада будет доступно 24 марта в 8:00 по восточному времени здесь: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c00050

Чтобы получать последние новости исследований, зарегистрируйтесь на нашу предстоящую встречу ACS Spring 2021. Журналистам и сотрудникам отдела общественной информации предлагается подать заявку на бесплатную регистрацию прессы, отправив нам электронное письмо по адресу [email protected] .

. ]

Источник: http://www.acs.org/