美国科学家用“泡沫铜”制口罩 经久耐用还便于回收
原创
2021-03-25 15:03 星期四
财联社 黄君芝

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,在新冠病毒大流行期间,人们已经习惯了佩戴口罩,但很多口罩都存在易破损,不易消毒的弊端。据称,金属泡沫经久耐用,而且它们细小的孔隙和较大的表面积表明它们可以有效地过滤掉微生物。

近期,美国乔治城大学(Georgetown University)的研究人员就将纳米铜线转化成了金属泡沫,并用于面罩和空气过滤系统。据悉,这种泡沫能有效过滤,容易去污,而且可重复使用,还可回收。这项研究成果已于本月24日刊登在了由美国化学学会(ACS)出版的《纳米快报》(Nano Letters)上。

image

当呼吸道感染者(如SARS-CoV-2)咳嗽或打喷嚏时,他们会向空气中释放小飞沫和气溶胶颗粒。小于0.3 μm的颗粒可以在空气中停留数小时,所以能够捕捉这些微小颗粒的材料非常适合用于口罩和空气过滤器。

然而,现有的一些过滤材料都存在一定的缺点。例如,玻璃纤维、碳纳米管和聚丙烯纤维不够耐用,无法反复进行去污处理,而有些纤维则太过依赖静电,因此无法清洗,导致大量浪费。

有鉴于此,研究人员就开发出了具有微孔的金属泡沫,这种金属泡沫更坚固,更耐变形、耐溶剂、耐高温高压,同时也足够耐用,可以去污和重复使用。具体而言,他们通过收集电沉积的纳米铜线,并将它们铸造成独立的3D网络,通过加热固化形成强键来制造金属泡沫。为了进一步加强材料的强度,还添加了第二个铜层。

根据测试结果,在高压和高空气速度下,铜泡沫保持了其形状,这表明它对于可重复使用的口罩或空气过滤器来说是耐用的,并且可以用洗涤或压缩空气进行清洁。该研究小组还发现,金属泡沫对粒径在0.1-1.6 μm范围内的颗粒具有出色的过滤效率。

据了解,目前最有效的版本是2.5毫米厚、其中铜占15%的体积。这种泡沫具有很大的表面,可以捕获97%的0.1-0.4μm气溶盐颗粒,而这些颗粒通常用于面罩测试。根据该团队的计算,其泡沫的透气性一般与市售的聚丙烯N95口罩相当。

研究人员表示,由于这种新材料是铜基的,所以过滤器应该能够抵抗清洁剂的影响,从而允许多种消毒选择,而且它的抗菌特性将有助于杀死被困的细菌和病毒。此外,它们还是可回收利用的。

据研究人员估算,目前每个口罩的成本约为2美元,消毒和重复使用可以延长口罩的使用寿命,使其在经济上与现有产品具有竞争力。

收藏
94.29W
欢迎您发表有价值的评论,发布广告和不和谐的评论都将会被删除,您的账号将禁止评论。
发表评论
要闻
股市
关联话题
1.06W 人关注
1.34W 人关注
3.73W 人关注
暂停