Een nieuwe coating voor textielvezels is veelbelovend voor het efficiënt opvangen van giftige industriële chemicaliën en chemische oorlogsmiddelen onder reële omstandigheden, inclusief hoge luchtvochtigheid. Het onderzoek zou kunnen leiden tot verbeterde maskers en persoonlijke beschermingsmiddelen voor soldaten en anderen die het risico lopen te worden blootgesteld.

Onderzoekers van de North Carolina State University en het Combat Capabilities Development Command Chemical Biological Center (CCDC CBC) van het Amerikaanse leger ontwikkelden functioneel textiel dat een simulant voor blaarvorming neutraliseerde bij een relatieve vochtigheid van 80 procent. De nieuwe coating vangt ook ammoniakgas op, een veel geproduceerde industriële chemische stof in de V.S.

"Al meer dan een eeuw we hebben dreigementen gehad van chemische strijdmiddelen, van chloor en mosterdgas in de Eerste Wereldoorlog tot recente aanvallen op burgers in Syrië, " zegt Dennis T. Lee, een recente Ph.D. ontvanger bij NC State en hoofdauteur van een artikel over het werk. "We moeten manieren vinden om giftige gassen op te vangen en chemisch af te breken voor praktische, beter presterende beschermingsmiddelen."

Onderzoekers werkten met metaal-organische raamwerken (MOF's) - coatings die worden gesynthetiseerd over microvezels. Er zijn twee belangrijke uitdagingen. De eerste ligt in het creëren van MOF's die stabiel kunnen blijven in de aanwezigheid van vocht terwijl de gevaarlijke verbindingen in een dunne film worden vastgehouden, een proces dat bekend staat als adsorptie/absorptie. De tweede is het verkrijgen van een coating die effectief is in het afbreken van giftige chemicaliën.

Het team heeft een waterstabiele MOF-film op basis van koper (Cu) gemaakt. In plaats van te werken met een poederbron, onderzoekers gebruikten een vaste film die op de vezel was afgezet, die drie keer meer ammoniakgas opving dan hetzelfde MOF-poeder.

Elektronenmicroscoopafbeeldingen toonden MOF's in kristalformaties die radiaal uit de vezel groeiden - een kenmerkende vorm die niet eerder was gemeld. De MOF's hechtten sterk aan het oppervlak van de polypropyleenvezels, bestand tegen schilfering wanneer het wordt gehanteerd in het laboratorium en wanneer het wordt geveegd met een nylon borstel.

"Deze uitlijning vormde een dichte coating op de vezels, met betere integratie en hechting aan het oppervlak, en verbeterde adsorptieprestaties voor gevaarlijke gassen, "zegt Leen.

De nieuwe MOF-gecoate composieten kunnen worden gebruikt als basisfilm in beschermend textiel, zegt Lee. De methode zou ook geschikt zijn voor gebruik in slim textiel met meerdere functies, zoals sensoren, hij voegt toe.

Toekomstplannen vragen om het testen van de nieuwe materialen met echte chemische oorlogsvoeringsmiddelen, werken met experts van het Amerikaanse leger bij de CCDC CBC.

Het artikel, "Waterstabiel chemisch-beschermend textiel via Euhedral Surface-Oriented 2-D Cu-TCPP Metal-Organic Frameworks, " is gepubliceerd in het tijdschrift Klein .