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防护服与面罩材料升级!新型多功能复合织物:可同时抵御新冠病毒与化学毒剂

Emma Chou

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美国伊利诺伊州西北大学(Northwestern University)的一个研究小组已经开发出一种多功能的复合织物,它既能使生物威胁失活,例如新型冠状病毒;也能使化学威胁失活,例如用于化学战争的威胁。能同时有效应对这两类威胁的材料是非常罕见的。

这种材料也可以重复使用。这种复合织物暴露于两类威胁后,通过简单的漂白处理,它可以恢复到原来的状态,因此它具有非常大的潜力,可以用于面罩和其他防护服。

西北大学的研究者表示,拥有一种能使化学和生物毒剂失活的双功能材料非常重要,也有很大优势,因为整合多种材料来完成这项工作的复杂性很高。

MOF(金属-有机框架)/纤维复合材料的合成建立在早期研究基础上。在这项研究中,研究团队创造了一种能使有毒神经毒剂失去活性的纳米材料。通过一些操作,研究人员还能够将抗病毒和抗菌剂纳入该材料。

研究人员表示,MOF像是“复杂的沐浴海绵”。这种纳米大小的材料有多孔设计,可以像海绵捕捉水那样捕捉气体、蒸汽和其他制剂。在新的复合织物中,MOFs的空腔有催化剂,可以使有毒化学品、病毒和细菌失去活性。这种多孔的纳米材料可以很容易地涂在纺织纤维上。

研究人员发现,MOF/纤维复合材料对新冠病毒、革兰氏阴性细菌(大肠杆菌)和革兰氏阳性细菌(金黄色葡萄球菌)都表现出快速的活性。同时,活性氯负载的MOF/纤维复合材料迅速降解了硫芥子气及其化学模拟物(2-氯乙基硫化物,CEES)。涂在纺织品上的MOF材料,其纳米孔足够宽,可以让汗水和水排出。

研究人员补充道,这种复合材料是可扩展的,因为它只需要目前工业界使用的基本纺织加工设备。当整合到面罩中时,这种材料应该能够同时发挥作用:保护面罩佩戴者免受其周围的病毒感染,同时也保护与佩戴面罩的感染者接触的其他人。

研究人员还能够对该材料的活性位点进行了解,直至原子水平,从而能够推导出结构-性能关系,创造出其他基于MOF的复合材料。

题为“Immobilized Regenerable Active Chlorine within a Zirconium-Based MOF Textile Composite to Eliminate Biological and Chemical Threats”的相关研究论文发表在《美国化学学会杂志》(JACS)上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c08576


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