Programmerbart krystallinsk svampstoffkomposittmateriale brukt til å eliminere biologiske og kjemiske trusler. Bildekilde: Northwestern University
Det multifunksjonelle MOF-baserte fiberkomposittmaterialet som er designet her, kan brukes som en beskyttende klut mot biologiske og kjemiske trusler.
Multifunksjonelle og fornybare N-klorbaserte insektdrepende og avgiftende tekstiler bruker en sterk zirkoniummetallorganisk ramme (MOF)
Fiberkomposittmaterialet viser rask biocid aktivitet mot både gramnegative bakterier (E. coli) og grampositive bakterier (Staphylococcus aureus), og hver stamme kan reduseres med opptil 7 logaritmer i løpet av 5 minutter.
MOF/fiberkompositter lastet med aktivt klor kan selektivt og raskt bryte ned svovelsennep og dens kjemiske analog 2-kloretyletylsulfid (CEES) med en halveringstid på mindre enn 3 minutter.
Et forskerteam fra Northwestern University har utviklet et multifunksjonelt komposittstoff som kan eliminere biologiske trusler (som det nye koronaviruset som forårsaker COVID-19) og kjemiske trusler (slik som de som brukes i kjemisk krigføring).
Etter at stoffet er truet, kan materialet gjenopprettes til sin opprinnelige tilstand gjennom en enkel blekebehandling.
«Det er kritisk å ha et dobbeltfunksjonelt materiale som samtidig kan inaktivere kjemiske og biologiske giftstoffer, fordi kompleksiteten ved å integrere flere materialer for å fullføre dette arbeidet er svært høy», sa Omar Farha fra Northwestern University, som er ekspert på metallorganisk rammeverk eller MOF. Dette er grunnlaget for teknologien.
Farha er professor i kjemi ved Weinberg School of Arts and Sciences og korresponderende forfatter av studien. Han er medlem av International Institute of Nanotechnology ved Northwestern University.
MOF/fiberkompositter er basert på tidligere forskning der Farhas team har laget et nanomateriale som kan inaktivere giftige nervegifter. Gjennom noen små operasjoner kan forskere også tilsette antivirale og antibakterielle midler til materialet.
Faha sa at MOF er en «presisjonsbadesvamp». Materialer i nanostørrelse er utformet med mange hull, som kan fange gass, damp og andre stoffer slik en svamp fanger vann. I det nye komposittstoffet har hulrommet i MOF en katalysator som kan inaktivere giftige kjemikalier, virus og bakterier. Porøse nanomaterialer kan enkelt belegges på tekstilfibre.
Forskerne fant at MOF/fiber-kompositter viste rask aktivitet mot SARS-CoV-2, samt gramnegative bakterier (E. coli) og grampositive bakterier (Staphylococcus aureus). I tillegg kan MOF/fiber-kompositter lastet med aktivt klor raskt bryte ned sennepsgass og dens kjemiske analoger (2-kloretyletylsulfid, CEES). Nanoporene i MOF-materialet som er belagt på tekstilet er brede nok til at svette og vann kan slippe ut.
Farha la til at dette komposittmaterialet er skalerbart fordi det bare krever grunnleggende tekstilbehandlingsutstyr som brukes i industrien i dag. Når det brukes sammen med en maske, skal materialet kunne fungere samtidig: å beskytte maskebrukeren mot virus i nærheten, og å beskytte personer som kommer i kontakt med den smittede personen som bruker masken.
Forskere kan også forstå de aktive stedene i materialer på atomnivå. Dette lar dem og andre utlede struktur-ytelsesforhold for å lage andre MOF-baserte komposittmaterialer.
Immobiliser fornybart aktivt klor i zirkoniumbaserte MOF-tekstilkompositter for å eliminere biologiske og kjemiske trusler. Journal of the American Chemical Society, 30. september 2021.
Organisasjonstype Organisasjonstype Privat sektor/industri Akademisk Forbundsmyndighet Stats-/lokalmyndighet Militær Ideell organisasjon Media/PR Annet
Publisert: 23. oktober 2021