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新材料防生化武器如第二肌肤

2020年5月23日8:46 环球解密

    一项由美国军方注资、美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)引领的研究组发明了一种透气性好,防生化武器和化学毒剂的材料,在医疗和军事领域都有重要用途。

    新发明的智能聚合物纳米管材料具有透气性,但遇到有毒分子时会转变为封闭状态。(Ryan Chen/LLNL)

    面临新冠病毒的威胁和叙利亚生化武器危机,医疗人员和士兵的防护材料非常重要。

    这些人员的安全很大程度上依赖于防护装备。现在的防护服材料,很难兼顾透气性和防毒两方面特性。多数材料只能优先选择了后者。可是人体的汗液无法有效蒸发,将导致人体过热以至昏厥。

    这份近期发表在《高级功能材料》(Advanced Functional Materials)期刊上的研究,在由直径只有头发丝五千分之一的碳纳米管材料上改进,有助于使用者在有害环境中工作更长时间。

    碳纳米管越细,透水汽的能力越强。这种性能是兼顾透气性和防毒功能的关键所在。

    可是,与生物分子不同的是,有毒化学成分的分子可能很小,仍然能够透过纳米管的细孔。

    为了解决这个问题,研究人员在材料表面加了一层聚合物。这种聚合物在遇到有毒化学成分,比如沙林毒气的时候,将从扩张状态变换成密闭的状态。

    “这种动态反应层赋予了材料‘智能’特性,只在需要的时候提供保护。”研究者之一麻省理工学院的斯瓦格(Timothy Swager)说。

    研究测试展示,这种材料在开孔状态下,透气性达到军方所要求的标准;在闭孔的状态下,有害材料的渗透率减小了百倍。这展示了这种材料透气性和智能保护功能的有效结合。

    研究人员称,下一步还可以定制材料防护不同的化学成分,以及增加材料的弹性,使材料更贴身,目标造出像人体第二层肌肤一样的防护材料。

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