Программируемый кристаллический губчатый композитный материал, используемый для устранения биологических и химических угроз. Источник изображения: Северо-Западный университет.
Разработанный здесь многофункциональный волоконно-композитный материал на основе MOF может использоваться в качестве защитной ткани от биологических и химических угроз.
Многофункциональные и возобновляемые текстильные материалы на основе N-хлора обладают инсектицидными и детоксицирующими свойствами и используют прочный металлоорганический каркас (МОК) из циркония.
Волокнистый композитный материал демонстрирует быструю биоцидную активность как против грамотрицательных бактерий (E. coli), так и против грамположительных бактерий (Staphylococcus aureus), при этом количество каждого штамма может быть уменьшено до 7 логарифмов в течение 5 минут.
Композиты MOF/волокно, насыщенные активным хлором, способны избирательно и быстро разлагать сернистый иприт и его химический аналог 2-хлорэтилэтилсульфид (CEES) с периодом полураспада менее 3 минут.
Исследовательская группа из Северо-Западного университета разработала многофункциональную композитную ткань, способную нейтрализовать биологические угрозы (такие как новый коронавирус, вызывающий COVID-19) и химические угрозы (такие как используемые в химической войне).
После повреждения ткань можно восстановить до первоначального состояния с помощью простой отбеливающей обработки.
«Наличие двухфункционального материала, способного одновременно инактивировать химические и биологические токсичные вещества, имеет решающее значение, поскольку интеграция нескольких материалов для выполнения этой работы сопряжена с высокой сложностью», — сказал Омар Фарха из Северо-Западного университета, эксперт по металлоорганическим каркасам (МОК), — это основа технологии.
Фарха — профессор химии в Школе искусств и наук Вайнберга и соавтор исследования, ответственный за переписку. Он является членом Международного института нанотехнологий при Северо-Западном университете.
Композиты MOF/волокно основаны на более ранних исследованиях, в ходе которых команда Фархи создала наноматериал, способный инактивировать токсичные нервно-паралитические вещества. С помощью нескольких небольших операций исследователи также могут добавлять в материал противовирусные и антибактериальные агенты.
Фаха сказал, что MOF — это «прецизионная губка для ванны». Наноразмерные материалы имеют множество отверстий, которые могут задерживать газ, пар и другие вещества, подобно тому как губка задерживает воду. В новой композитной ткани в полости MOF находится катализатор, способный инактивировать токсичные химические вещества, вирусы и бактерии. Пористые наноматериалы легко наносятся на текстильные волокна.
Исследователи обнаружили, что композиты MOF/волокно проявляют быструю активность против SARS-CoV-2, а также грамотрицательных бактерий (E. coli) и грамположительных бактерий (Staphylococcus aureus). Кроме того, композиты MOF/волокно, насыщенные активным хлором, способны быстро разлагать горчичный газ и его химические аналоги (2-хлорэтилэтилсульфид, CEES). Нанопоры материала MOF, нанесенного на текстиль, достаточно широки, чтобы обеспечить отток пота и воды.
Фарха добавил, что этот композитный материал масштабируем, поскольку для его производства требуется лишь базовое оборудование для обработки текстиля, используемое в настоящее время в промышленности. При использовании в сочетании с маской этот материал должен одновременно защищать человека, носящего маску, от вирусов, находящихся рядом, и защищать людей, контактирующих с инфицированным человеком, носящим маску.
Исследователи также могут понять активные центры материалов на атомном уровне. Это позволяет им и другим выводить взаимосвязи между структурой и характеристиками для создания других композитных материалов на основе MOF.
Иммобилизация возобновляемого активного хлора в текстильных композитах на основе металлоорганических каркасов (МОК) с использованием циркония для устранения биологических и химических угроз. Журнал Американского химического общества, 30 сентября 2021 г.
Тип организации Частный сектор/Отрасль Академическая сфера Федеральное правительство Правительство штата/Местное самоуправление Военные Некоммерческая организация СМИ/Связи с общественностью Другое
Дата публикации: 23 октября 2021 г.