Ohjelmoitavaa kiteistä sienikangaskomposiittimateriaalia käytetään biologisten ja kemiallisten uhkien poistamiseen. Kuvalähde: Northwestern University
Tässä suunniteltua monitoimista MOF-pohjaista kuitukomposiittimateriaalia voidaan käyttää suojakankaana biologisia ja kemiallisia uhkia vastaan.
Monitoimisissa ja uusiutuvissa N-klooripohjaisissa hyönteismyrkky- ja detoksifiointitekstiileissä käytetään vahvaa zirkoniummetallista orgaanista kehystä (MOF)
Kuitukomposiittimateriaali osoittaa nopeaa biosidista aktiivisuutta sekä gramnegatiivisia bakteereja (E. coli) että grampositiivisia bakteereja (Staphylococcus aureus) vastaan, ja kutakin kantaa voidaan vähentää jopa 7 logaritmilla 5 minuutissa.
Aktiivikloorilla kuormitetut MOF/kuitukomposiitit voivat selektiivisesti ja nopeasti hajottaa rikkisinappia ja sen kemiallista analogia 2-kloorietyylietyylisulfidia (CEES) alle 3 minuutin puoliintumisajalla.
Northwestern Universityn tutkimusryhmä on kehittänyt monitoimisen komposiittikankaan, joka voi poistaa biologiset uhat (kuten uuden COVID-19-tautia aiheuttavan koronaviruksen) ja kemialliset uhat (kuten kemiallisessa sodankäynnissä käytettävät uhat).
Kun kangas on uhattuna, materiaali voidaan palauttaa alkuperäiseen tilaansa yksinkertaisella valkaisukäsittelyllä.
”On kriittistä saada aikaan kaksitoiminen materiaali, joka pystyy samanaikaisesti inaktivoimaan kemiallisia ja biologisia myrkyllisiä aineita, koska useiden materiaalien integrointi tämän työn suorittamiseksi on erittäin monimutkaista”, sanoo metalli-orgaanisten kehysten eli MOF-rakenteiden asiantuntija Omar Farha Northwestern Universitystä. Tämä on teknologian perusta.
Farha on kemian professori Weinbergin taide- ja tiedekoulussa ja tutkimuksen toinen vastaava kirjoittaja. Hän on Northwestern Universityn kansainvälisen nanoteknologian instituutin jäsen.
MOF/kuitukomposiitit perustuvat aiempaan tutkimukseen, jossa Farhan tiimi loi nanomateriaalin, joka voi inaktivoida myrkyllisiä hermoaineita. Joidenkin pienten toimenpiteiden avulla tutkijat voivat myös lisätä materiaaliin antiviraalisia ja antibakteerisia aineita.
Faha sanoi, että MOF on "tarkkuuskylpysieni". Nanokokoisissa materiaaleissa on paljon reikiä, jotka voivat sitoa kaasua, höyryä ja muita aineita, kuten sieni, joka sitoo vettä. Uudessa komposiittikankaassa MOF:n ontelossa on katalyytti, joka voi inaktivoida myrkyllisiä kemikaaleja, viruksia ja bakteereja. Huokoisia nanomateriaaleja voidaan helposti päällystää tekstiilikuiduille.
Tutkijat havaitsivat, että MOF/kuitu-komposiitit osoittivat nopeaa aktiivisuutta SARS-CoV-2:ta sekä gramnegatiivisia bakteereja (E. coli) ja grampositiivisia bakteereja (Staphylococcus aureus) vastaan. Lisäksi aktiivisella kloorilla kuormitetut MOF/kuitu-komposiitit voivat hajottaa nopeasti sinappikaasua ja sen kemiallisia analogeja (2-kloorietyylietyylisulfidi, CEES). Tekstiilille päällystetyn MOF-materiaalin nanohuokoset ovat riittävän leveitä, jotta hiki ja vesi pääsevät poistumaan.
Farha lisäsi, että tämä komposiittimateriaali on skaalautuva, koska se vaatii vain teollisuudessa nykyisin käytettyjä tekstiilien peruskäsittelylaitteita. Yhdessä maskin kanssa käytettynä materiaalin tulisi toimia samanaikaisesti: suojata maskin käyttäjää viruksilta hänen lähellään ja suojata henkilöitä, jotka ovat kosketuksissa maskia käyttävän tartunnan saaneen henkilön kanssa.
Tutkijat voivat myös ymmärtää materiaalien aktiivisia kohtia atomitasolla. Tämä antaa heille ja muille mahdollisuuden johtaa rakenne-suorituskykysuhteita ja luoda muita MOF-pohjaisia komposiittimateriaaleja.
Immobilisoi uusiutuva aktiivikloori zirkoniumpohjaisissa MOF-tekstiilikomposiiteissa biologisten ja kemiallisten uhkien poistamiseksi. Journal of the American Chemical Society, 30. syyskuuta 2021.
Organisaatiotyyppi Organisaatiotyyppi Yksityinen sektori/teollisuus Akateeminen Liittovaltio Osavaltio/paikallishallinto Armeija Voittoa tavoittelematon Media/suhdetoiminta Muu
Julkaisun aika: 23.10.2021