Chemische en biologische bedreigingen vormen niet alleen een grote zorg voor de moderne oorlogsjager, maar ook voor een steeds groter aantal individuen en groepen. Deze dreiging wordt nog verergerd door de persistentie van deze middelen en de mogelijkheden om een ​​verhoogde blootstelling van het personeel te veroorzaken door de verplaatsing van verontreinigde materialen.

Om dit tegen te gaan, NRL-wetenschappers ontwikkelen unieke systemen die gericht zijn op de spontane decontaminatie van een verscheidenheid aan materialen door toevoeging van functionele additieven zoals quaternaire ammoniumzout (QAS) biociden, polyoxometalaten (POM's), fullerenen en ftalocyanines die chemische en biologische agentia kunnen neutraliseren.

"Sommige van onze eerdere werkzaamheden hebben gebruik gemaakt van de opname van kleine hoeveelheden van deze ontsmettingsmiddelen in verven en coatings, " zei James Wynne, doctoraat, afdelingshoofd, Applied Concepts in Materials Section of the Chemistry Division." Vanwege de veelbelovende ontsmettingsprestaties die de coatings ondervonden tegen een verscheidenheid aan pathogenen en chemische agentia, we breiden nu de van additieven afgeleide decontaminatiecapaciteit uit met materialen die niet kunnen worden geverfd of gecoat, zoals polymeer nano- en microvezels die kunnen worden gebruikt voor een verscheidenheid aan toepassingen, zoals kleding."

NRL-chemici zijn begonnen met het gebruik van elektrospinning - een techniek waarbij een elektrische lading wordt gebruikt om zeer fijne vezels uit een vloeistof te trekken - om bijna monodisperse vezels te fabriceren met een diameter van 45 nanometer tot drie micrometer. Een verscheidenheid aan polymeren is co-elektrospun met verschillende concentraties en structuren van QAS POM's en andere functionele verbindingen.

Biologische decontaminatie van QAS geladen Nylon 6, 6 polyamidevezels vertoonden een vermindering van 99,9999 procent van levensvatbare S. aureus met toenemende biocide-activiteit die goed correleerde met verhoogde biocidebelading en oppervlaktebiocidegehalte. Afzonderlijke systemen van nylonvezels die vijf procent van een nikkel-POM-verbinding bevatten, hebben aangetoond dat 2-chloorethylfenylsulfide (CEPS) voor meer dan 50 procent is ontsmet, een mosterdsimulant, met verhoogde decontaminatie bij nog hogere POM-belastingen.

ftalocyanines, de nieuwste verbindingen die bij NRL zijn gesynthetiseerd, vertonen een nog grotere ontsmettingscapaciteit dan die van POM-verbindingen bij slechts een fractie van de concentratie. Onderzoek naar het effect van nanovezelgrootte op decontaminatiecapaciteit heeft sterke correlaties aangetoond tussen het oppervlak van de vezels en activiteit, die specifieke samenstellingen demonstreren, ervaren een meer dan 99,9 procent grotere ontsmettingscapaciteit bij elektrospin dan dezelfde materialen die zijn uitgehard als traditionele coatings.

De grote verscheidenheid aan zowel commercieel verkrijgbare als speciaal gesynthetiseerde polymeren die door deze groep zijn onderzocht, kan ook aanleiding geven tot aanvullende toepassingen zoals lucht- en waterfilters die zichzelf ontsmetten tegen dodelijke ziekteverwekkers.