Matériau composite en tissu spongieux cristallin programmable utilisé pour éliminer les menaces biologiques et chimiques. Source de l'image : Université Northwestern
Le matériau composite fibreux multifonctionnel à base de MOF conçu ici peut être utilisé comme tissu de protection contre les menaces biologiques et chimiques.
Les textiles multifonctionnels et renouvelables à base de N-chloro, insecticides et détoxifiants, utilisent un cadre organométallique (MOF) de zirconium robuste.
Le matériau composite fibreux présente une activité biocide rapide contre les bactéries Gram-négatives (E. coli) et les bactéries 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 le gaz moutarde et son analogue chimique, le sulfure de 2-chloroéthyle (CEES), avec une demi-vie inférieure à 3 minutes.
Une équipe de recherche de l'Université Northwestern a mis au point un tissu composite multifonctionnel capable d'éliminer les menaces biologiques (telles que le nouveau coronavirus responsable de la COVID-19) et les menaces chimiques (telles que celles utilisées dans la guerre chimique).
Une fois le tissu endommagé, 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 toxiques chimiques et biologiques est essentiel, car la complexité de l’intégration de plusieurs matériaux pour mener à bien ce travail est très élevée », a déclaré Omar Farha de l’Université Northwestern, expert en réseaux métallo-organiques (MOF), qui constituent le fondement de cette technologie.
Farha est professeur de chimie à la Weinberg School of Arts and Sciences et co-auteur principal 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 des agents neurotoxiques. Grâce à quelques modifications mineures, les chercheurs peuvent également incorporer des agents antiviraux et antibactériens à ce matériau.
Faha a décrit le MOF comme une « éponge de bain de précision ». Ces matériaux nanométriques sont conçus avec de nombreux pores, capables de piéger les gaz, la vapeur et d'autres substances, à l'instar d'une éponge qui retient l'eau. Dans ce nouveau tissu composite, la cavité du MOF renferme un catalyseur qui inactive les substances chimiques toxiques, les virus et les bactéries. Ces nanomatériaux poreux peuvent être facilement appliqués sur les fibres textiles.
Des chercheurs ont constaté que les composites MOF/fibres présentaient une activité rapide contre le SARS-CoV-2, ainsi que contre les bactéries Gram négatif (E. coli) et Gram positif (Staphylococcus aureus). De plus, les composites MOF/fibres chargés de chlore actif peuvent dégrader rapidement le gaz moutarde et ses analogues chimiques (sulfure de 2-chloroéthyle et d'éthyle, CEES). Les nanopores du matériau MOF déposé sur le textile sont suffisamment larges pour permettre l'évacuation de la transpiration et de l'eau.
Farha a ajouté que ce matériau composite est facilement industrialisable car il ne nécessite que des équipements de traitement textile de base, actuellement utilisés dans l'industrie. Utilisé avec un masque, il devrait permettre à la fois de protéger le porteur du masque contre les virus présents dans son environnement et de protéger les personnes entrant en contact avec lui.
Les chercheurs peuvent également comprendre les sites actifs des matériaux à l'échelle atomique. Cela leur permet, ainsi qu'à d'autres, d'établir des relations structure-performance afin de créer d'autres matériaux composites à base de MOF.
Immobilisation 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