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·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)、麻省理工學院等多家機構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，可防御化學和生物武器。

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

高透氣性是防護服的關鍵，能讓士兵在污染環(huán)境中執(zhí)行任務時免于身體過熱，浪費精力。目前的軍用防護服是基于重量級的全屏障保護，或是滲透吸附保護，無法同時滿足舒適和保護功能兩方面要求。而且對環(huán)境危險是被動應對，而不是主動防御。新材料利用了碳納米管獨特的傳導性，氣體傳導速度比其他同樣大小的孔要高兩個數(shù)量級。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。

生物制劑如細菌或病毒，大小都在10 nm左右，而制服膜上的微孔僅幾個納米寬，能很容易地擋住它們。但化學制劑要小得多，要求膜上的微孔能做出反應封鎖威脅。他們用化學威脅反應功能組對碳納米管膜進行了改良。這種功能組就像門衛(wèi)一樣，能感知并阻止危險。隨后還有二級反應，纖維和化學制劑反應后，會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，能對環(huán)境作出反應。”實驗室負責國防降險署資助項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)就能對環(huán)境中的威脅作出反應，進行可逆轉(zhuǎn)換。從高度透氣變成防護狀態(tài)后，能阻止化學藥品的威脅并保持良好透氣性。”

這種新制服有望在10年內(nèi)野外應用。“開發(fā)能對化學威脅作出反應的碳納米管膜，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。”國防降險署動態(tài)多功能材料第二皮膚項目的科技主管崔西·哈里斯說，“這種未來制服能讓我們的軍隊在被生化武器污染了的環(huán)境中安全操作更長時間，成功完成他們的任務。”

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