(Phys.org) —Lawrence Livermore National Laboratory forskare och samarbetspartners utvecklar ett nytt militärt enhetligt material som stöter bort kemiska och biologiska agenter med hjälp av ett nytt kol -nanorörstyg.

Materialet kommer att vara utformat för att genomgå en snabb övergång från ett andningsbart tillstånd till ett skyddande tillstånd. De mycket andningsbara membranen skulle ha porer gjorda av några nanometer breda vertikalt inriktade kolnanorör som är ytmodifierade med ett kemiskt krigföringsreagerande funktionellt lager. Svar på hotet skulle utlösas av direkt attack av kemiskt krigföring mot membranytan, vid vilken tidpunkt tyget skulle byta till ett skyddande tillstånd genom att stänga CNT -poringången eller genom att tappa det förorenade ytskiktet.

"Uniformen kommer att vara som en smart andra hud som reagerar på miljön, "sa Francesco Fornasiero, LLNL:s huvudutredare för Defense Threat Reduction Agency (DTRA) -finansierat projekt. "Utan behov av ett externt styrsystem, tyget kommer att kunna växla reversibelt från ett mycket andningsbart tillstånd till ett skyddande som svar på närvaron av miljöhotet. I skyddande tillstånd, uniformen kommer att blockera det kemiska hotet samtidigt som den håller en god andningsnivå. "

Hög andningsförmåga är ett avgörande krav för skyddskläder för att förhindra värmestress och utmattning när militär personal deltar i uppdrag i förorenade miljöer. Nuvarande skyddande militära uniformer är baserade på tunga fullbarriärskydd eller genomsläppliga adsorptiva skyddande överkläder som inte kan tillgodose det kritiska kravet på samtidig hög komfort och skydd, och ge ett passivt snarare än aktivt svar på ett miljöhot.

För hög andningsförmåga, det nya kompositmaterialet kommer att dra nytta av de unika transportegenskaperna hos kolnanorörsporer, som har två storleksordningar snabbare gastransporthastigheter jämfört med andra porer av liknande storlek.

"Vi har visat att våra små prototyper av nanorörmembran i kol kan ge enastående andningsförmåga trots de mycket små porstorlekarna och porositeten, "sa Sangil Kim, en annan LLNL -forskare inom avdelningen för biovetenskap och bioteknik. "Med våra samarbetspartners, vi kommer att utveckla funktionaliserade CNT -membran för stora områden. "

Biologiska medel, såsom bakterier eller virus, är nära 10 nanometer stora. Eftersom membranets porer på uniformen bara är några nanometer breda, dessa membran kommer lätt att blockera biologiska medel.

Dock, kemiska medel är mycket mindre i storlek och kräver att membranporerna kan reagera för att blockera hotet. För att skapa ett multifunktionellt membran, teamet kommer att ytmodifiera den ursprungliga prototypen av kolnanorörsmembran med kemiska hotmottagande funktionella grupper. De funktionella grupperna på membranet kommer att känna och blockera hotet som grindvakter vid entrén. Ett andra reaktionsschema kommer också att utvecklas:I likhet med hur en levande hud skalas av när den utmanas med farliga yttre faktorer, tyget exfolieras vid reaktion med det kemiska medlet. På det här sättet, tyget kommer att kunna blockera kemiska medel som svavel senap (blistermedel), GD- och VX -nervmedel, toxiner såsom stafylokock enterotoxin och biologiska sporer som mjältbrand.

Projektet finansieras för 13 miljoner dollar under fem år med LLNL som ledande institution. Livermore -teamet består av Fornasiero, Kim och Kuang Jen Wu. Andra samarbetspartners och institutioner som är involverade i projektet inkluderar Timothy Swager vid Massachusetts Institute of Technology, Jerry Shan vid Rutgers University, Ken Carter, James Watkins, och Jeffrey Morse vid University of Massachusetts-Amherst, Heidi Schreuder-Gibson vid Natick Soldier Research Development and Engineering Center, och Robert Praino på Chasm Technologies Inc.

"Utveckling av kemiska hotkänsliga kolnanorörsmembran är ett bra exempel på nytt materials potential att tillhandahålla innovativa lösningar för försvarsdepartementets CB -behov, "sa Tracee Harris, DTRA:s vetenskapliga och tekniska chef för Dynamic Multifunctional Material for a Second Skin Program. "Denna futuristiska uniform skulle göra det möjligt för våra militära styrkor att operera säkert under längre tidsperioder och framgångsrikt slutföra sina uppdrag i miljöer som är förorenade med kemiska och biologiska krigsförmedlare."

Laboratoriet har en historia inom utveckling av kolnanorör för ett brett spektrum av applikationer, inklusive avsaltning. "Vi har en avancerad kol -nanorörplattform för att bygga och expandera för att göra framsteg i skyddsvävsmaterialet för detta nya projekt, "Sa Wu.

De nya uniformerna kan sättas ut på fältet på mindre än 10 år.