ماده کامپوزیت پارچهای اسفنجی کریستالی قابل برنامهریزی که برای از بین بردن تهدیدات بیولوژیکی و شیمیایی استفاده میشود. منبع تصویر: دانشگاه نورث وسترن
ماده کامپوزیت فیبری چندمنظوره مبتنی بر MOF که در اینجا طراحی شده است، میتواند به عنوان یک پارچه محافظ در برابر تهدیدات بیولوژیکی و شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد.
منسوجات حشرهکش و سمزدای چندمنظوره و تجدیدپذیر مبتنی بر N-کلرو از یک قاب آلی فلزی زیرکونیوم (MOF) قوی استفاده میکنند.
این ماده کامپوزیت فیبری فعالیت زیستکشی سریعی را در برابر باکتریهای گرم منفی (E. coli) و باکتریهای گرم مثبت (Staphylococcus aureus) نشان میدهد و هر سویه را میتوان تا 7 لگاریتم در عرض 5 دقیقه کاهش داد.
کامپوزیتهای MOF/فیبر پر شده با کلر فعال میتوانند به صورت انتخابی و سریع خردل گوگردی و آنالوگ شیمیایی آن 2-کلرواتیل اتیل سولفید (CEES) را با نیمه عمر کمتر از 3 دقیقه تجزیه کنند.
یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه نورث وسترن، پارچه کامپوزیتی چند منظوره ای را توسعه داده است که می تواند تهدیدات بیولوژیکی (مانند ویروس کرونای جدید که باعث کووید-۱۹ می شود) و تهدیدات شیمیایی (مانند مواردی که در جنگ شیمیایی استفاده می شود) را از بین ببرد.
پس از اینکه پارچه در معرض خطر قرار گرفت، میتوان آن را از طریق یک عملیات سفیدکاری ساده به حالت اولیهاش بازگرداند.
عمر فرها از دانشگاه نورث وسترن، متخصص چارچوبهای فلزی-آلی یا MOF، گفت: «داشتن یک ماده دوکاره که بتواند همزمان سموم شیمیایی و بیولوژیکی را غیرفعال کند، بسیار مهم است زیرا پیچیدگی ادغام چندین ماده برای تکمیل این کار بسیار زیاد است.» این گفتهی عمر فرها از دانشگاه نورث وسترن است که متخصص چارچوبهای فلزی-آلی یا MOF است. این پایه و اساس فناوری است.
فرها استاد شیمی در دانشکده هنر و علوم واینبرگ و نویسنده همکار این مطالعه است. او عضو موسسه بینالمللی نانوفناوری در دانشگاه نورث وسترن است.
کامپوزیتهای MOF/فیبر بر اساس تحقیقات قبلی هستند که در آن تیم فرها نانومادهای را ایجاد کردند که میتواند عوامل عصبی سمی را غیرفعال کند. محققان همچنین میتوانند از طریق برخی عملیات کوچک، عوامل ضد ویروسی و ضد باکتریایی را به این ماده اضافه کنند.
فاها گفت که MOF یک «اسفنج حمام دقیق» است. مواد نانومقیاس با سوراخهای زیادی طراحی شدهاند که میتوانند گاز، بخار و سایر مواد را مانند اسفنجی که آب را به دام میاندازد، به دام بیندازند. در پارچه کامپوزیتی جدید، حفره MOF دارای کاتالیزوری است که میتواند مواد شیمیایی سمی، ویروسها و باکتریها را غیرفعال کند. نانومواد متخلخل را میتوان به راحتی روی الیاف نساجی پوشش داد.
محققان دریافتند که کامپوزیتهای MOF/فیبر فعالیت سریعی در برابر SARS-CoV-2 و همچنین باکتریهای گرم منفی (E. coli) و باکتریهای گرم مثبت (Staphylococcus aureus) نشان میدهند. علاوه بر این، کامپوزیتهای MOF/فیبر حاوی کلر فعال میتوانند به سرعت گاز خردل و آنالوگهای شیمیایی آن (2-کلرواتیل اتیل سولفید، CEES) را تجزیه کنند. نانومنافذ ماده MOF پوشش داده شده روی پارچه به اندازه کافی گسترده هستند که اجازه میدهند عرق و آب از آن خارج شوند.
فرها افزود که این ماده کامپوزیتی مقیاسپذیر است زیرا فقط به تجهیزات اولیه پردازش نساجی که در حال حاضر در صنعت استفاده میشوند، نیاز دارد. هنگامی که این ماده در کنار ماسک استفاده شود، باید بتواند همزمان عملکرد خود را انجام دهد: از فرد ماسکزن در برابر ویروسهای اطرافش محافظت کند و از افرادی که با فرد آلودهای که ماسک زده در تماس هستند، محافظت کند.
محققان همچنین میتوانند مکانهای فعال مواد را در سطح اتمی درک کنند. این به آنها و دیگران اجازه میدهد تا روابط ساختار-عملکرد را برای ایجاد سایر مواد کامپوزیتی مبتنی بر MOF استخراج کنند.
تثبیت کلر فعال تجدیدپذیر در کامپوزیتهای نساجی MOF مبتنی بر زیرکونیوم برای از بین بردن تهدیدات بیولوژیکی و شیمیایی. مجله انجمن شیمی آمریکا، 30 سپتامبر 2021.
نوع سازمان نوع سازمان بخش خصوصی/صنعت دانشگاهی دولت فدرال دولت ایالتی/محلی نظامی غیرانتفاعی رسانه/روابط عمومی سایر
زمان ارسال: ۲۳ اکتبر ۲۰۲۱