Vật liệu composite dạng vải xốp tinh thể có thể lập trình được sử dụng để loại bỏ các mối đe dọa sinh học và hóa học. Nguồn ảnh: Đại học Northwestern
Vật liệu composite sợi đa chức năng dựa trên MOF được thiết kế ở đây có thể được sử dụng như một loại vải bảo vệ chống lại các mối đe dọa sinh học và hóa học.
Vải dệt đa chức năng, có khả năng diệt côn trùng và khử độc gốc N-chloro, sử dụng khung kim loại hữu cơ (MOF) zirconium bền chắc.
Vật liệu composite sợi thể hiện hoạt tính diệt khuẩn nhanh chóng đối với cả vi khuẩn Gram âm (E. coli) và vi khuẩn Gram dương (Staphylococcus aureus), và mỗi chủng có thể bị giảm tới 7 bậc logarit trong vòng 5 phút.
Vật liệu composite MOF/sợi chứa clo hoạt tính có thể phân hủy chọn lọc và nhanh chóng khí mù tạt lưu huỳnh và chất tương tự hóa học của nó là 2-chloroethyl ethyl sulfide (CEES) với thời gian bán hủy dưới 3 phút.
Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Northwestern đã phát triển một loại vải composite đa chức năng có thể loại bỏ các mối đe dọa sinh học (như virus corona mới gây ra COVID-19) và các mối đe dọa hóa học (như những chất được sử dụng trong chiến tranh hóa học).
Sau khi bị hư hại, chất liệu có thể được phục hồi về trạng thái ban đầu thông qua phương pháp tẩy trắng đơn giản.
“Việc sở hữu một vật liệu đa chức năng có thể đồng thời vô hiệu hóa các chất độc hóa học và sinh học là rất quan trọng bởi vì độ phức tạp của việc tích hợp nhiều vật liệu để hoàn thành công việc này là rất cao,” Omar Farha của Đại học Northwestern, một chuyên gia về khung kim loại hữu cơ (MOF), cho biết, đây chính là nền tảng của công nghệ.
Farha là giáo sư hóa học tại Trường Nghệ thuật và Khoa học Weinberg và là đồng tác giả chính của nghiên cứu này. Ông là thành viên của Viện Công nghệ Nano Quốc tế tại Đại học Northwestern.
Vật liệu composite MOF/sợi dựa trên nghiên cứu trước đó, trong đó nhóm của Farha đã tạo ra một vật liệu nano có khả năng vô hiệu hóa các chất độc thần kinh. Thông qua một số thao tác nhỏ, các nhà nghiên cứu cũng có thể bổ sung thêm các chất kháng virus và kháng khuẩn vào vật liệu này.
Faha cho biết MOF là một “miếng bọt biển tắm chính xác”. Các vật liệu kích thước nano được thiết kế với nhiều lỗ nhỏ, có thể giữ lại khí, hơi nước và các chất khác giống như bọt biển giữ nước. Trong loại vải composite mới này, khoang rỗng của MOF chứa chất xúc tác có thể vô hiệu hóa các hóa chất độc hại, virus và vi khuẩn. Các vật liệu nano xốp có thể dễ dàng được phủ lên các sợi dệt.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng vật liệu composite MOF/sợi thể hiện hoạt tính nhanh chóng chống lại SARS-CoV-2, cũng như vi khuẩn Gram âm (E. coli) và vi khuẩn Gram dương (Staphylococcus aureus). Ngoài ra, vật liệu composite MOF/sợi được tẩm clo hoạt tính có thể nhanh chóng phân hủy khí mù tạt và các chất tương tự hóa học của nó (2-chloroethyl ethyl sulfide, CEES). Các lỗ nano của vật liệu MOF được phủ trên vải đủ rộng để cho phép mồ hôi và nước thoát ra ngoài.
Farha nói thêm rằng vật liệu tổng hợp này có thể sản xuất với số lượng lớn vì nó chỉ cần các thiết bị xử lý dệt cơ bản hiện đang được sử dụng trong công nghiệp. Khi được sử dụng kết hợp với khẩu trang, vật liệu này có thể thực hiện đồng thời hai chức năng: bảo vệ người đeo khẩu trang khỏi virus ở xung quanh và bảo vệ những người tiếp xúc với người nhiễm bệnh đeo khẩu trang.
Các nhà nghiên cứu cũng có thể hiểu được các vị trí hoạt động của vật liệu ở cấp độ nguyên tử. Điều này cho phép họ và những người khác thiết lập mối quan hệ giữa cấu trúc và hiệu năng để tạo ra các vật liệu composite dựa trên MOF khác.
Cố định clo hoạt tính tái tạo trong vật liệu composite dệt MOF gốc zirconium để loại bỏ các mối đe dọa sinh học và hóa học. Tạp chí Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ, ngày 30 tháng 9 năm 2021.
Loại hình tổ chức Loại hình tổ chức Khu vực tư nhân/Công nghiệp Học thuật Chính phủ Liên bang Chính phủ Tiểu bang/Địa phương Quân đội Tổ chức phi lợi nhuận Truyền thông/Quan hệ công chúng Khác
Thời gian đăng bài: 23 tháng 10 năm 2021