Matériau composite à base de tissu spongieux cristallin programmable utilisé pour éliminer les menaces biologiques et chimiques. Source de l'image : Université Northwestern
Le matériau composite à fibres multifonctionnel à base de MOF conçu ici peut être utilisé comme tissu de protection contre les menaces biologiques et chimiques.
Les textiles insecticides et détoxifiants multifonctionnels et renouvelables à base de N-chloro utilisent un solide cadre organométallique en zirconium (MOF)
Le matériau composite en fibres présente une activité biocide rapide contre les bactéries Gram-négatives (E. coli) et Gram-positives (Staphylococcus aureus), et chaque souche peut être réduite jusqu'à 7 logarithmes en 5 minutes
Les composites MOF/fibres chargés de chlore actif peuvent dégrader sélectivement et rapidement la moutarde au soufre et son analogue chimique, le sulfure de 2-chloroéthyle éthyle (CEES) avec une demi-vie inférieure à 3 minutes
Une équipe de recherche de l’Université Northwestern a développé un tissu composite multifonctionnel capable d’éliminer les menaces biologiques (comme le nouveau coronavirus responsable de la COVID-19) et les menaces chimiques (comme celles utilisées dans la guerre chimique).
Une fois le tissu abîmé, le matériau peut être restauré à son état d'origine grâce à un simple traitement de blanchiment.
« Disposer d'un matériau à double fonction capable d'inactiver simultanément les substances toxiques chimiques et biologiques est essentiel, car la complexité de l'intégration de plusieurs matériaux pour réaliser ce travail est très élevée », a déclaré Omar Farha de l'Université Northwestern, qui est un expert en structures organométalliques ou MOF, c'est le fondement de la technologie.
Farha est professeur de chimie à la Weinberg School of Arts and Sciences et coauteur correspondant de l'étude. Il est membre de l'Institut international de nanotechnologie de l'Université Northwestern.
Les composites MOF/fibres s'appuient sur des recherches antérieures au cours desquelles l'équipe de Farha a créé un nanomatériau capable d'inactiver les agents neurotoxiques toxiques. Grâce à quelques petites opérations, les chercheurs peuvent également ajouter des agents antiviraux et antibactériens au matériau.
Faha a déclaré que le MOF est une « éponge de bain de précision ». Les matériaux nanométriques sont conçus avec de nombreux trous, capables de piéger les gaz, les vapeurs et autres substances, comme une éponge retient l'eau. Dans le nouveau tissu composite, la cavité du MOF contient un catalyseur capable d'inactiver les produits chimiques toxiques, les virus et les bactéries. Les nanomatériaux poreux peuvent être facilement appliqués sur les fibres textiles.
Les chercheurs ont constaté que les composites MOF/fibres présentaient une activité rapide contre le SARS-CoV-2, ainsi que contre les bactéries Gram-négatives (E. coli) et Gram-positives (Staphylococcus aureus). De plus, les composites MOF/fibres chargés de chlore actif peuvent dégrader rapidement le gaz moutarde et ses analogues chimiques (le sulfure de 2-chloroéthyle et d'éthyle, CEES). Les nanopores du matériau MOF appliqué sur le textile sont suffisamment larges pour permettre à la transpiration et à l'eau de s'échapper.
Farha a ajouté que ce matériau composite est évolutif car il ne nécessite que les équipements de traitement textile de base actuellement utilisés dans l'industrie. Associé à un masque, ce matériau devrait pouvoir à la fois protéger le porteur du masque des virus présents à proximité et protéger les personnes en contact avec la personne infectée portant le masque.
Les chercheurs peuvent également comprendre les sites actifs des matériaux à l'échelle atomique. Cela leur permet, ainsi qu'à d'autres chercheurs, d'établir des relations structure-performance pour créer d'autres matériaux composites à base de MOF.
Immobiliser du chlore actif renouvelable dans des composites textiles MOF à base de zirconium pour éliminer les menaces biologiques et chimiques. Journal of the American Chemical Society, 30 septembre 2021.
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Date de publication : 23 octobre 2021