Programmierbares kristallines Schwammgewebe-Verbundmaterial zur Beseitigung biologischer und chemischer Bedrohungen. Bildquelle: Northwestern University
Der hier entwickelte multifunktionale Faserverbundwerkstoff auf MOF-Basis kann als Schutzgewebe gegen biologische und chemische Bedrohungen eingesetzt werden.
Multifunktionale und erneuerbare insektizide und entgiftende Textilien auf N-Chlor-Basis verwenden ein starkes organisches Zirkonium-Metall-Gerüst (MOF).
Das Faserverbundmaterial zeigt eine schnelle biozide Wirkung sowohl gegen gramnegative Bakterien (E. coli) als auch gegen grampositive Bakterien (Staphylococcus aureus), und jeder Stamm kann innerhalb von 5 Minuten um bis zu 7 Logarithmen reduziert werden
Mit aktivem Chlor beladene MOF/Faser-Verbundstoffe können Schwefelsenf und sein chemisches Analogon 2-Chlorethylethylsulfid (CEES) selektiv und schnell mit einer Halbwertszeit von weniger als 3 Minuten abbauen
Ein Forschungsteam der Northwestern University hat ein multifunktionales Verbundgewebe entwickelt, das biologische Bedrohungen (wie das neue Coronavirus, das COVID-19 verursacht) und chemische Bedrohungen (wie sie in der chemischen Kriegsführung eingesetzt werden) beseitigen kann.
Nach einer Beschädigung des Gewebes kann das Material durch eine einfache Bleichbehandlung wieder in seinen ursprünglichen Zustand versetzt werden.
„Es ist von entscheidender Bedeutung, über ein Material mit doppelter Funktion zu verfügen, das gleichzeitig chemische und biologische Giftstoffe inaktivieren kann, da die Integration mehrerer Materialien zur Durchführung dieser Aufgabe sehr komplex ist“, sagte Omar Farha von der Northwestern University, Experte für Metall-organische Gerüstverbindungen (MOF). Dies ist die Grundlage der Technologie.
Farha ist Professor für Chemie an der Weinberg School of Arts and Sciences und Co-Autor der Studie. Er ist Mitglied des International Institute of Nanotechnology der Northwestern University.
MOF/Faser-Verbundwerkstoffe basieren auf früheren Forschungsarbeiten, in denen Farhas Team ein Nanomaterial entwickelte, das giftige Nervenkampfstoffe unschädlich machen kann. Durch einige kleine Eingriffe können die Forscher dem Material auch antivirale und antibakterielle Wirkstoffe hinzufügen.
Faha bezeichnete MOF als „präzisen Badeschwamm“. Nanomaterialien sind mit vielen Löchern versehen, die Gase, Dämpfe und andere Substanzen einfangen können, wie ein Schwamm Wasser. Im neuen Verbundgewebe enthält der Hohlraum des MOF einen Katalysator, der giftige Chemikalien, Viren und Bakterien inaktivieren kann. Poröse Nanomaterialien lassen sich problemlos auf Textilfasern auftragen.
Forscher fanden heraus, dass MOF/Faser-Verbundwerkstoffe eine schnelle Wirkung gegen SARS-CoV-2 sowie gegen gramnegative Bakterien (E. coli) und grampositive Bakterien (Staphylococcus aureus) zeigten. Darüber hinaus können mit Aktivchlor angereicherte MOF/Faser-Verbundwerkstoffe Senfgas und seine chemischen Analoga (2-Chlorethylethylsulfid, CEES) schnell abbauen. Die Nanoporen des auf das Textil aufgetragenen MOF-Materials sind groß genug, um Schweiß und Wasser entweichen zu lassen.
Farha fügte hinzu, dass dieses Verbundmaterial skalierbar sei, da es nur grundlegende, derzeit in der Industrie verwendete Textilverarbeitungsgeräte erfordere. In Verbindung mit einer Maske sollte das Material beides leisten können: den Maskenträger vor Viren in seiner Umgebung zu schützen und gleichzeitig Personen zu schützen, die mit der infizierten Person, die die Maske trägt, in Kontakt kommen.
Forscher können außerdem die aktiven Stellen von Materialien auf atomarer Ebene verstehen. Dadurch können sie und andere Struktur-Leistungs-Beziehungen ableiten, um weitere MOF-basierte Verbundwerkstoffe zu entwickeln.
Immobilisieren Sie erneuerbares aktives Chlor in MOF-Textilverbundwerkstoffen auf Zirkoniumbasis, um biologische und chemische Bedrohungen zu beseitigen. Journal of the American Chemical Society, 30. September 2021.
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Veröffentlichungszeit: 23. Oktober 2021