美正開發(fā)防御生化武器的納米布料

美正開發(fā)防御生化武器的納米布料

美國勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)、麻省理工學(xué)院等多家機(jī)構(gòu)研究人員正在為軍方開發(fā)一種新型制服，這種制服的布料用一種新型碳納米管纖維制成，可防御化學(xué)和生物武器。

這種布料能從透氣狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變到防護(hù)狀態(tài)，它的膜上有許多微孔，由僅幾納米寬的垂直對(duì)稱的碳納米管(CNT)構(gòu)成，高度透氣，并用一種化學(xué)制劑反應(yīng)功能層進(jìn)行了改良。如果直接用化學(xué)戰(zhàn)劑攻擊膜表面，就會(huì)引發(fā)反應(yīng)，關(guān)閉CNT微孔或讓被污染的表面層脫落，使纖維轉(zhuǎn)變?yōu)榉雷o(hù)狀態(tài)。

高透氣性是防護(hù)服的關(guān)鍵，能讓士兵在污染環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)時(shí)免于身體過熱，浪費(fèi)精力。目前的軍用防護(hù)服是基于重量級(jí)的全屏障保護(hù)，或是滲透吸附保護(hù)，無法同時(shí)滿足舒適和保護(hù)功能兩方面要求。而且對(duì)環(huán)境危險(xiǎn)是被動(dòng)應(yīng)對(duì)，而不是主動(dòng)防御。新材料利用了碳納米管獨(dú)特的傳導(dǎo)性，氣體傳導(dǎo)速度比其他同樣大小的孔要高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。研究人員展示了一小塊碳納米管膜的樣本，膜上的孔微小而密集，表現(xiàn)出極佳的透氣性。

生物制劑如細(xì)菌或病毒，大小都在10 nm左右，而制服膜上的微孔僅幾個(gè)納米寬，能很容易地?fù)踝∷鼈?。但化學(xué)制劑要小得多，要求膜上的微孔能做出反應(yīng)封鎖威脅。他們用化學(xué)威脅反應(yīng)功能組對(duì)碳納米管膜進(jìn)行了改良。這種功能組就像門衛(wèi)一樣，能感知并阻止危險(xiǎn)。隨后還有二級(jí)反應(yīng)，纖維和化學(xué)制劑反應(yīng)后，會(huì)像鱗片那樣一片片剝落下來。通過這些方式，該纖維能擋住化學(xué)制劑如芥子氣、神經(jīng)毒氣、有毒物質(zhì)如葡萄球菌腸毒素、生物孢子如炭疽等。

“這種制服就像一種智能第二皮膚，能對(duì)環(huán)境作出反應(yīng)?！睂?shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)國防降險(xiǎn)署資助項(xiàng)目的首席研究員弗朗西斯科·弗納斯洛說，“它的纖維無需外部控制系統(tǒng)就能對(duì)環(huán)境中的威脅作出反應(yīng)，進(jìn)行可逆轉(zhuǎn)換。從高度透氣變成防護(hù)狀態(tài)后，能阻止化學(xué)藥品的威脅并保持良好透氣性?！?/p>

這種新制服有望在10年內(nèi)野外應(yīng)用?！伴_發(fā)能對(duì)化學(xué)威脅作出反應(yīng)的碳納米管膜，是利用新材料潛能，為國防部提供創(chuàng)新解決方案的好例子。”國防降險(xiǎn)署動(dòng)態(tài)多功能材料第二皮膚項(xiàng)目的科技主管崔西·哈里斯說，“這種未來制服能讓我們的軍隊(duì)在被生化武器污染了的環(huán)境中安全操作更長時(shí)間，成功完成他們的任務(wù)。”

(From http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/10/270668.shtm)