שימושים בקצף נחושת במסכות

אנשים התרגלו לחבוש מסכות פנים במהלך מגיפת הקורונה-19, אבל מסכות רבות הן שבירות וקשות לחיטוי. קצפי מתכת עמידים לאורך זמן, והנקבוביות הקטנות שלהם ושטחי הפנים הגדולים מרמזים שהם יכולים לסנן ביעילות חיידקים. ננו-חוטי נחושת הפכו כעת לקצפי מתכת שיכולים לשמש במסכות פנים ובמערכות סינון אוויר, על פי חוקרים. הקצפים מסננים היטב, קלים לטיהור לשימוש חוזר וניתנים למחזור.
כאשר מישהו עם זיהום בדרכי הנשימה, כגון SARS-CoV-2, משתעל או מתעטש, טיפות קטנות וחלקיקים מפוזרים משתחררים לאוויר. חלקיקים קטנים מ-0.3 מ' יכולים להישאר באוויר במשך שעות, מה שהופך חומרים המסוגלים ללכוד את החלקיקים הזעירים האלה לאידיאליים לשימוש במסכות פנים ומסנני אוויר. עם זאת, לחלק מחומרי הסינון הקיימים יש חסרונות. פיברגלס, ננו-צינורות פחמן וסיבי פוליפרופילן, למשל, אינם קשים מספיק כדי לעמוד בהליכי טיהור חוזרים ונשנים, וחלקם עדיין מסתמכים על אלקטרוסטטיקה, כך שלא ניתן לשטוף אותם, מה שגורם לפסולת מסיבית.
קצפי מתכת עם נקבוביות מיקרוסקופיות פותחו לאחרונה על ידי חוקרים כדי להיות חזקים יותר ועמידים יותר בפני דפורמציה, ממסים וטמפרטורות ולחצים גבוהים. כתוצאה מכך, הם יצאו ליצור ולבדוק קצפי נחושת כדי לראות אם הם יכולים להסיר ביעילות אירוסולים תת-מיקרוניים תוך שהם נשארים עמידים מספיק כדי לטהר אותם ולעשות בהם שימוש חוזר.

החוקרים יצרו קצפי מתכת על ידי קצירת ננו-חוטי נחושת שהושקעו באלקטרונית ויציקתם לרשת תלת מימד עצמאית שהתמצקה בחום ליצירת קשרים חזקים. שכבה שנייה של נחושת נוספה כדי לחזק את החומר. בבדיקות, קצף הנחושת החזיק את צורתו בלחץ ובמהירויות אוויר גבוהות, מה שמרמז שהוא עמיד למסכות פנים או מסנני אוויר לשימוש חוזר וניתן לנקות אותו בכביסה או באוויר דחוס. הצוות מצא שלקצפי המתכת הייתה יעילות סינון מעולה עבור חלקיקים בטווח הגודל של 0.1-1.6 מיקרומטר, הרלוונטי לסינון SARS-CoV-2. החומר היעיל ביותר שלהם היה גרסה בעובי 2.5 מ"מ עם 15% נחושת בנפח. לקצף זה היה שטח פנים גדול ולכד 97% מה-0.1-0.4 מיקרומטר חלקיקי מלח בתרסיס נפוץ בבדיקת מסכות פנים. על פי חישובי הצוות, יכולת הנשימה של הקצף שלהם הייתה דומה בדרך כלל לזו של מסכות פנים פוליפרופילן N95 זמינות מסחרית. מכיוון שהחומר החדש מבוסס על נחושת, המסננים צריכים להיות עמידים לחומרי ניקוי, ולאפשר אפשרויות חיטוי רבות, והתכונות האנטי-מיקרוביאליות שלו יסייעו להרוג חיידקים ווירוסים לכודים, אומרים החוקרים. הם גם ניתנים למיחזור.