第二皮肤保护免受化学武器、生物战剂的伤害

时间:2020-05-16 19:43 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

第二皮肤保护免受化学武器、生物战剂的伤害

最近发生的新冠肺炎大流行和叙利亚冲突中使用化学武器等事件清楚地提醒我们,士兵、医务人员和应急人员在日常和紧急行动中面临过多的化学和生物威胁。

人员安全依赖于保护设备,不幸的是,这些设备仍有许多不足之处。例如,高透气性。当士兵们在受污染的环境中执行任务时,为了防止高温、压力和疲劳,具有保护作用的军装至关重要。同样的材料(吸附剂或阻挡层)在当前的服装中提供保护,也有害地抑制了透气性。

为了应对这些挑战,由劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)科学家弗朗西斯科·福纳西罗领导的一个多机构研究小组开发了一种智能透气面料,旨在保护穿戴者免受生化武器的伤害。这种材料也可用于临床和医疗机构。该研究最近发表在《先进功能材料》网站上,代表着该项目第一阶段的成功完成。该项目由国防威胁减少局资助,通过用于第二皮肤的动态多功能材料完成。程序只;

我们成功地结合了两个关键元素,展示了一种既透气又具有保护作用的智能材料:一个由数万亿排列的碳纳米管孔隙组成的基膜层和嫁接到膜表面的对威胁反应的聚合物层;Fornasiero说。

这些碳纳米管(直径比人的头发还小5000多倍的石墨圆柱体)可以很容易地将水分子输送到内部,同时也能阻挡所有的生物威胁,这些威胁无法通过微小的气孔。这一关键发现之前发表在《先进材料》杂志上。

研究小组已经证明,通过碳纳米管的水汽输送率随着管径的减小而增加,并且,对于研究中考虑的最小孔径来说,其速度如此之快,以至于接近于我们在体积气相中的测量值。据Fornasiero说,这一趋势令人惊讶,并意味着单壁碳纳米管(SWCNTs)作为潮湿导电孔隙克服了传统多孔材料表现出的透气性/保护平衡。因此,减小纳米碳管直径可以同时提高筛分选择性和透气性。

第二皮肤保护免受化学武器、生物战剂的伤害

与生物制剂相反,化学威胁更小,可以通过纳米管孔隙。为了增加对化学危害的防护,在材料表面生长了一层聚合物链,它在与威胁接触时可逆地坍塌,从而暂时堵塞毛孔。

这个动态层可以让材质变得更漂亮。因为它只在需要的时候和需要的地方提供保护。麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的合作者蒂莫西·斯韦格(Timothy Swager)说。这些聚合物的设计是为了从一个扩展到崩溃的状态与有机磷的威胁,如沙林。我们证实了模拟剂和活性药剂都能触发所需的体积变化。锻造机补充道。

研究小组证明,反应性膜在其开孔状态下具有足够的透气性,可以满足赞助商的要求。在封闭状态下,材料的威胁渗透显著降低了两个数量级。该材料的透气性和智能防护性能有望显著提高用户的热舒适性,并能够大大延长防护齿轮的磨损时间,无论是在医院还是战场上。

作战人员、医务人员和急救人员在危险环境中长时间作业期间的安全依赖于个人防护装备,这些装备不仅能保护人员,还能使他们呼吸。负责监督该项目的DTRA项目经理肯德拉·麦考伊(Kendra McCoy)说。第二皮肤项目旨在通过支持新材料的开发来满足这一需求,这些新材料能够自动适应环境,并在多个小时内最大限度地提高舒适性和防护性。

在项目的下一阶段,该团队的目标是结合针对额外化学威胁的按需保护,并使材料可拉伸,以更好地贴合身体,从而更接近于模仿人类皮肤。

引用:

用于化学武器保护的自动反应膜;一帆李、陈正大埃里克·r·Meshot史蒂文·f·Buchsbaum,麦尔斯赫伯特,荣朱,奥列格?库利科夫本·麦克唐纳Ngoc t . n . Bui,梅林达?l .爵Sei金公园,卡洛斯·a·瓦尔迪兹Saphon Hok,麒麟,Christopher j . Doona旷Jen吴盖m .锻造机,弗朗西斯科·Fornasiero, 2020年4月27日,先进功能材料。

DOI: 10.1002 / adfm.202000258

5纳米碳纳米管超滤保护膜;作者:Ngoc Bui, Eric R. Meshot, Sangil Kim, JoséPhillip W. Gibson, Kuang Jen Wu和Francesco Fornasiero, 2016年5月9日,Advanced Materials。

DOI: 10.1002 / adma.201600740

Eric Meshot LLNL人员由正大陈,史蒂文?Buchsbaum Ngoc Bui,梅林达?爵Sei金公园,卡洛斯·瓦尔迪兹Saphon Hok和吴旷珍也促成了这项工作,以及合作者在麻省理工学院(李一帆,赫伯特·迈尔斯,朱荣,奥列格?库利科夫本·麦克唐纳麒麟他)和美国陆军作战能力开发的命令。

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