En un trabajo que tiene como objetivo proteger a los soldados de las amenazas biológicas y químicas, un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore ha creado un material que es altamente transpirable pero protector de los agentes biológicos
Este material es el primer componente clave de los uniformes inteligentes futuristas que también responderán y protegerán de los peligros químicos ambientales. La investigación aparece en la edición del 27 de julio de la revista Materiales avanzados .
La alta transpirabilidad es un requisito crítico para la ropa protectora para evitar el estrés por calor y el agotamiento cuando el personal militar está comprometido en misiones en entornos contaminados. Los uniformes militares protectores actuales se basan en protección de barrera completa de peso pesado o prendas de protección adsorbentes permeables que no pueden cumplir condemanda crítica de alta comodidad y protección simultáneas, y proporcionar una respuesta pasiva en lugar de activa a una amenaza ambiental
El equipo de LLNL fabricó membranas poliméricas flexibles con canales alineados de nanotubos de carbono CNT como poros conductores de humedad. El tamaño de estos poros menos de 5 nanómetros, nm es 5.000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano.
"Demostramos que estas membranas proporcionan tasas de transporte de vapor de agua que superan las de las telas transpirables comerciales como GoreTex, a pesar de que los poros de la CNT tienen solo unos pocos nanómetros de ancho", dijo Ngoc Bui, autor principal del artículo.
Para proporcionar una alta transpirabilidad, el nuevo material compuesto aprovecha las propiedades de transporte únicas de los poros de nanotubos de carbono. Al cuantificar la permeabilidad de la membrana al vapor de agua, el equipo descubrió por primera vez que, cuando se usa un gradiente de concentración como fuerza impulsora, Los nanocanales CNT pueden mantener velocidades de transporte de gas superiores a las de una teoría de difusión conocida en más de un orden de magnitud.
Estas membranas también brindan protección contra los agentes biológicos debido a su tamaño de poro muy pequeño, que tiene menos de 5 nanómetros nm de ancho. Las amenazas biológicas como las bacterias o los virus son mucho más grandes y típicamente más de 10 nm de tamaño. Pruebas realizadasdemostró que las membranas de la CNT repelían el virus del dengue de las soluciones acuosas durante las pruebas de filtración. Esto confirma que las membranas de la CNT desarrolladas por LLNL proporcionan una protección efectiva contra las amenazas biológicas por exclusión del tamaño en lugar de simplemente evitar la humectación. Además, los resultados muestran que los poros de la CNT combinan una alta transpirabilidady bioprotección en un único material funcional.
Sin embargo, los agentes químicos son de un tamaño mucho más pequeño y requieren que los poros de la membrana puedan reaccionar para bloquear la amenaza. Para codificar la membrana con una respuesta inteligente y dinámica a pequeños riesgos químicos, los científicos y colaboradores de LLNL están modificando la superficie de este prototipomembranas de nanotubos de carbono con grupos funcionales que responden a amenazas químicas. Estos grupos funcionales detectarán y bloquearán la amenaza como guardianes en la entrada de poros. También se está desarrollando un segundo esquema de respuesta, similar a cómo una piel viva se despega cuando se enfrenta a peligrosfactores externos, la tela se exfoliará al reaccionar con el agente químico.
"El material será como una segunda piel inteligente que responde al medio ambiente", dijo Kuang Jen Wu, líder del Grupo de Bioseguridad y Bionanociencias de LLNL. "De esta manera, la tela podrá bloquear agentes químicos como el azufremostaza agente de la ampolla, agentes nerviosos GD y VX, toxinas como la enterotoxina estafilocócica y esporas biológicas como el ántrax ".
El trabajo actual se dirige al diseño de este material multifuncional para experimentar una rápida transición del estado transpirable al estado protector.
"Se espera que estas membranas sensibles sean particularmente efectivas para mitigar una carga fisiológica porque un estado menos transpirable pero protector puede activarse localmente y solo cuando sea necesario", dijo Francesco Fornasiero, investigador principal del proyecto de LLNL.
Los nuevos uniformes podrían desplegarse en el campo en menos de 10 años.
"El objetivo de este programa de ciencia y tecnología es desarrollar una solución tecnológica enfocada e innovadora para la ropa protectora de defensa biológica biológica futura", dijo Tracee Whitfield, gerente de ciencia y tecnología de DTRA para el Programa de material dinámico multifuncional para una segunda piel."Las evaluaciones a nivel de muestra se realizarán a principios de 2018 para demostrar el concepto de 'segunda piel', un hito importante que es un paso clave en la maduración de esta tecnología".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional Lawrence Livermore . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :