En ny beläggning för textilfibrer visar lovande för att effektivt fånga upp giftiga industrikemikalier och kemiska krigföringsmedel under verkliga förhållanden, inklusive hög luftfuktighet. Forskningen kan leda till förbättrade masker och personlig skyddsutrustning för soldater och andra som riskerar att exponeras.

Forskare vid North Carolina State University och den amerikanska arméns Combat Capabilities Development Command Chemical Biological Center (CCDC CBC) utvecklade funktionella textilier som neutraliserade en blåsbildningsmedelssimulant under förhållanden med 80 procent relativ fuktighet. Den nya beläggningen fångade även ammoniakgas, en allmänt producerad industrikemikalie i USA

"I mer än ett sekel, vi har haft hot från kemiska krigföringsmedel, från klor och senapsgas under första världskriget till senaste attacker mot civila i Syrien, " säger Dennis T. Lee, en färsk doktorsexamen. mottagare vid NC State och huvudförfattare till en artikel om arbetet. "Vi måste hitta sätt att fånga upp och kemiskt bryta ner giftiga gaser för praktiska, bättre presterande skyddsutrustning."

Forskare arbetade med metall-organiska ramverk (MOF) – beläggningar som syntetiseras över mikrofibrer. Det finns två betydande utmaningar. Den första ligger i att skapa MOF:er som kan förbli stabila i närvaro av fukt samtidigt som de håller de farliga föreningarna i en tunn film, en process som kallas adsorption/absorption. Den andra är att uppnå en beläggning som är effektiv för att nedbryta giftiga kemikalier.

Teamet skapade en vattenstabil koppar (Cu)-baserad MOF-film. Istället för att arbeta med en pulverkälla, forskare använde en fast film avsatt på fibern, som fångade tre gånger mer ammoniakgas än samma MOF-pulver.

Elektronmikroskopbilder visade MOF i kristallformationer som växte ut radiellt från fibern - en distinkt form som inte tidigare rapporterats. MOF:erna band starkt med ytan på polypropenfibrerna, motstår flagning när den hanteras i labbet och när den sopas med en nylonborste.

"Denna inriktning bildade en tät beläggning på fibrerna, med bättre integrering och vidhäftning till ytan, och förbättrad adsorptionsprestanda för farliga gaser, " säger Lee.

De nya MOF-belagda kompositerna har potential att användas som basfilm i skyddande textilier, säger Lee. Metoden skulle också vara lämplig att använda i smarta textilier som har flera funktioner, såsom sensorer, han lägger till.

Framtida planer kräver att de nya materialen testas med verkliga kemiska krigföringsmedel, arbetar med experter från den amerikanska armén vid CCDC CBC.

Artikeln, "Vattenstabila kemiska skyddande textilier via Euhedral ytorienterade 2-D Cu-TCPP metallorganiska ramar, " publiceras i tidskriften Små .