Pendant la pandémie de COVID-19, les gens se sont habitués à porter des masques, mais de nombreux revêtements sont fragiles et difficiles à désinfecter. Les mousses métalliques sont durables, et leurs petits pores et leurs grandes surfaces suggèrent qu'ils pourraient filtrer efficacement les microbes. Maintenant, chercheurs reportant dans ACS' Nano lettres ont transformé des nanofils de cuivre en mousses métalliques qui pourraient être utilisées dans des masques faciaux et des systèmes de filtration d'air. Les mousses filtrent efficacement, se décontaminent facilement pour être réutilisés et sont recyclables.

Lorsqu'une personne atteinte d'une infection respiratoire, comme le SARS-CoV-2, tousse ou éternue, ils libèrent de petites gouttelettes et des particules en aérosol dans l'air. Les particules inférieures à 0,3 m peuvent rester en suspension dans l'air pendant des heures, les matériaux capables de piéger ces minuscules particules sont donc idéaux pour une utilisation dans les masques faciaux et les filtres à air. Mais certains matériaux filtrants existants présentent des inconvénients. Par exemple, fibre de verre, les nanotubes de carbone et les fibres de polypropylène ne sont pas assez durables pour subir des procédures de décontamination répétées, tandis que certains dépendent en outre de l'électrostatique afin qu'ils ne puissent pas être lavés, entraînant de grandes quantités de déchets. Récemment, les chercheurs ont développé des mousses métalliques à pores microscopiques plus solides et plus résistantes à la déformation, solvants, et des températures et pressions élevées. Donc, Kai Liu et ses collègues voulaient développer et tester des mousses de cuivre pour voir si elles pouvaient éliminer efficacement les aérosols de taille submicronique tout en étant suffisamment durables pour être décontaminées et réutilisées.

Les chercheurs ont fabriqué des mousses métalliques en récoltant des nanofils de cuivre électrodéposés et en les coulant dans un réseau 3D autonome, qui s'est solidifié à la chaleur pour former des liaisons solides. Une deuxième couche de cuivre a été ajoutée pour renforcer davantage le matériau. Dans les essais, la mousse de cuivre a conservé sa forme lorsqu'elle est pressurisée et à des vitesses d'air élevées, suggérant qu'il est durable pour les masques réutilisables ou les filtres à air et qu'il peut être nettoyé avec un lavage ou de l'air comprimé. L'équipe a découvert que les mousses métalliques avaient une excellente efficacité de filtration pour les particules dans la plage de taille 0,1-1,6 m, ce qui est pertinent pour filtrer le SARS-CoV-2. Leur matériau le plus efficace était une version de 2,5 mm d'épaisseur, le cuivre représentant 15% du volume. Cette mousse avait une grande surface et emprisonnait 97 % des particules de sel en aérosol de 0,1 à 0,4 µm, qui sont couramment utilisés dans les tests de masque facial.

Selon les calculs de l'équipe, la respirabilité de leurs mousses était généralement comparable à celle des masques faciaux en polypropylène N95 disponibles dans le commerce. Parce que le nouveau matériau est à base de cuivre, les filtres doivent être résistants aux produits de nettoyage, permettant de nombreuses options de désinfection, et ses propriétés antimicrobiennes aideront à tuer les bactéries et les virus piégés, disent les chercheurs. En outre, ils sont recyclables. Les chercheurs estiment que les matériaux coûteraient environ 2 $ par masque à l'heure actuelle, et la désinfection et la réutilisation prolongeraient leur durée de vie, les rendant économiquement compétitifs avec les produits actuels.