美国伊利诺伊州西北大学(Northwestern University)的一个研究小组已经开发出一种多功能的复合织物 , 它既能使生物威胁失活 , 例如新型冠状病毒;也能使化学威胁失活 , 例如用于化学战争的威胁 。 能同时有效应对这两类威胁的材料是非常罕见的 。
这种材料也可以重复使用 。 这种复合织物暴露于两类威胁后 , 通过简单的漂白处理 , 它可以恢复到原来的状态 , 因此它具有非常大的潜力 , 可以用于面罩和其他防护服 。
西北大学的研究者表示 , 拥有一种能使化学和生物毒剂失活的双功能材料非常重要 , 也有很大优势 , 因为整合多种材料来完成这项工作的复杂性很高 。
MOF(金属-有机框架)/纤维复合材料的合成建立在早期研究基础上 。 在这项研究中 , 研究团队创造了一种能使有毒神经毒剂失去活性的纳米材料 。 通过一些操作 , 研究人员还能够将抗病毒和抗菌剂纳入该材料 。
研究人员表示 , MOF像是“复杂的沐浴海绵” 。 这种纳米大小的材料有多孔设计 , 可以像海绵捕捉水那样捕捉气体、蒸汽和其他制剂 。 在新的复合织物中 , MOFs的空腔有催化剂 , 可以使有毒化学品、病毒和细菌失去活性 。 这种多孔的纳米材料可以很容易地涂在纺织纤维上 。
研究人员发现 , MOF/纤维复合材料对新冠病毒、革兰氏阴性细菌(大肠杆菌)和革兰氏阳性细菌(金黄色葡萄球菌)都表现出快速的活性 。 同时 , 活性氯负载的MOF/纤维复合材料迅速降解了硫芥子气及其化学模拟物(2-氯乙基硫化物 , CEES) 。 涂在纺织品上的MOF材料 , 其纳米孔足够宽 , 可以让汗水和水排出 。
研究人员补充道 , 这种复合材料是可扩展的 , 因为它只需要目前工业界使用的基本纺织加工设备 。 当整合到面罩中时 , 这种材料应该能够同时发挥作用:保护面罩佩戴者免受其周围的病毒感染 , 同时也保护与佩戴面罩的感染者接触的其他人 。
研究人员还能够对该材料的活性位点进行了解 , 直至原子水平 , 从而能够推导出结构-性能关系 , 创造出其他基于MOF的复合材料 。
题为“Immobilized Regenerable Active Chlorine within a Zirconium-Based MOF Textile Composite to Eliminate Biological and Chemical Threats”的相关研究论文发表在《美国化学学会杂志》(JACS)上 。
前瞻经济学人APP资讯组
【猞猁|防护服与面罩材料升级!新型多功能复合织物:可同时抵御新冠病毒与化学毒剂】论文原文:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c08576
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