Programmeerbaar kristallijn sponscomposietmateriaal dat wordt gebruikt om biologische en chemische bedreigingen te elimineren. Afbeeldingbron: Northwestern University
Het hier ontworpen multifunctionele MOF-gebaseerde vezelcomposietmateriaal kan worden gebruikt als beschermend doek tegen biologische en chemische bedreigingen.
Multifunctionele en hernieuwbare, op N-chloor gebaseerde, insecticide- en ontgiftende textielproducten maken gebruik van een sterk zirkoniummetaal-organisch raamwerk (MOF).
Het vezelcomposietmateriaal vertoont een snelle biocidale werking tegen zowel gramnegatieve bacteriën (E. coli) als grampositieve bacteriën (Staphylococcus aureus), en elke stam kan binnen 5 minuten tot wel 7 keer zo klein worden.
MOF/vezelcomposieten beladen met actief chloor kunnen zwavelmosterd en zijn chemische analogon 2-chloorethylethylsulfide (CEES) selectief en snel afbreken met een halfwaardetijd van minder dan 3 minuten.
Een onderzoeksteam van Northwestern University heeft een multifunctioneel composietweefsel ontwikkeld dat biologische bedreigingen (zoals het nieuwe coronavirus dat COVID-19 veroorzaakt) en chemische bedreigingen (zoals die gebruikt worden bij chemische oorlogvoering) kan neutraliseren.
Als de stof beschadigd is, kan het materiaal door een eenvoudige bleekbehandeling in de oorspronkelijke staat worden hersteld.
"Het is cruciaal om een materiaal met dubbele functionaliteit te hebben dat tegelijkertijd chemische en biologische giftige stoffen kan inactiveren, omdat de complexiteit van het integreren van meerdere materialen om dit te bereiken zeer hoog is", aldus Omar Farha van Northwestern University, een expert op het gebied van metaal-organische raamwerken (MOF's). Dit vormt de basis van de technologie.
Farha is hoogleraar scheikunde aan de Weinberg School of Arts and Sciences en mede-hoofdauteur van de studie. Hij is lid van het International Institute of Nanotechnology aan de Northwestern University.
MOF/vezelcomposieten zijn gebaseerd op eerder onderzoek waarbij het team van Farha een nanomateriaal ontwikkelde dat giftige zenuwgasverbindingen kan deactiveren. Door middel van enkele kleine bewerkingen kunnen onderzoekers ook antivirale en antibacteriële stoffen aan het materiaal toevoegen.
Faha zei dat MOF een "precisie-badspons" is. Nanomaterialen zijn ontworpen met veel gaatjes, die gas, damp en andere stoffen kunnen vasthouden, net zoals een spons water vasthoudt. In het nieuwe composietweefsel bevat de holte van de MOF een katalysator die giftige chemicaliën, virussen en bacteriën kan deactiveren. Poreuze nanomaterialen kunnen gemakkelijk op textielvezels worden aangebracht.
Onderzoekers ontdekten dat MOF/vezelcomposieten een snelle werking vertoonden tegen SARS-CoV-2, evenals tegen gramnegatieve bacteriën (E. coli) en grampositieve bacteriën (Staphylococcus aureus). Bovendien kunnen MOF/vezelcomposieten beladen met actief chloor mosterdgas en de chemische analogen ervan (2-chloorethylethylsulfide, CEES) snel afbreken. De nanoporiën van het MOF-materiaal dat op het textiel is aangebracht, zijn breed genoeg om zweet en water te laten ontsnappen.
Farha voegde eraan toe dat dit composietmateriaal schaalbaar is omdat er alleen basisapparatuur voor textielverwerking nodig is die momenteel in de industrie wordt gebruikt. In combinatie met een masker zou het materiaal tegelijkertijd moeten kunnen functioneren: de drager van het masker beschermen tegen virussen in de omgeving, en personen beschermen die in contact komen met de besmette persoon die het masker draagt.
Onderzoekers kunnen ook de actieve plaatsen van materialen op atomair niveau begrijpen. Dit stelt hen en anderen in staat om relaties tussen structuur en prestaties af te leiden en zo andere MOF-gebaseerde composietmaterialen te creëren.
Immobiliseer hernieuwbaar actief chloor in op zirkonium gebaseerde MOF-textielcomposieten om biologische en chemische bedreigingen te elimineren. Journal of the American Chemical Society, 30 september 2021.
Organisatietype Particuliere sector/industrie Academisch Federale overheid Staats-/lokale overheid Defensie Non-profit Media/Public Relations Overig
Geplaatst op: 23 oktober 2021