Programmierbares kristallines Schwammgewebe-Verbundmaterial zur Beseitigung biologischer und chemischer Bedrohungen. Bildquelle: Northwestern University
Der hier entwickelte multifunktionale Faserverbundwerkstoff auf MOF-Basis kann als Schutztuch gegen biologische und chemische Bedrohungen eingesetzt werden.
Multifunktionale und erneuerbare insektizide und entgiftende Textilien auf N-Chlor-Basis verwenden einen starken organischen Zirkonium-Metall-Rahmen (MOF).
Das Faserverbundmaterial zeigt eine schnelle biozide Wirkung sowohl gegen gramnegative Bakterien (E. coli) als auch gegen grampositive Bakterien (Staphylococcus aureus) und jeder Stamm kann innerhalb von 5 Minuten um bis zu 7 Logarithmen reduziert werden
Mit Aktivchlor beladene MOF/Faser-Verbundstoffe können Schwefelsenf und sein chemisches Analogon 2-Chlorethylethylsulfid (CEES) selektiv und schnell mit einer Halbwertszeit von weniger als 3 Minuten abbauen
Ein Forschungsteam der Northwestern University hat ein multifunktionales Verbundgewebe entwickelt, das biologische Bedrohungen (wie das neue Coronavirus, das COVID-19 verursacht) und chemische Bedrohungen (wie sie in der chemischen Kriegsführung eingesetzt werden) beseitigen kann.
Nachdem der Stoff gefährdet ist, kann der ursprüngliche Zustand des Materials durch eine einfache Bleichbehandlung wiederhergestellt werden.
„Es ist von entscheidender Bedeutung, ein Material mit zwei Funktionen zu haben, das gleichzeitig chemische und biologische Giftstoffe inaktivieren kann, da die Komplexität der Integration mehrerer Materialien zur Vervollständigung dieser Arbeit sehr hoch ist“, sagte Omar Farha von der Northwestern University, ein Experte für metallorganische Gerüste oder MOFs , das ist die Grundlage der Technologie.
Farha ist Professorin für Chemie an der Weinberg School of Arts and Sciences und Mitautorin der Studie. Er ist Mitglied des International Institute of Nanotechnology an der Northwestern University.
MOF/Faser-Verbundstoffe basieren auf früheren Forschungen, bei denen Farhas Team ein Nanomaterial entwickelt hat, das giftige Nervengifte inaktivieren kann. Durch einige kleine Eingriffe können Forscher dem Material auch antivirale und antibakterielle Wirkstoffe hinzufügen.
Faha sagte, MOF sei ein „Präzisions-Badeschwamm“. Nanogroße Materialien sind mit vielen Löchern versehen, die Gase, Dämpfe und andere Substanzen einfangen können, so wie ein Schwamm Wasser einfängt. Im neuen Verbundstoff befindet sich im Hohlraum des MOF ein Katalysator, der giftige Chemikalien, Viren und Bakterien inaktivieren kann. Poröse Nanomaterialien können problemlos auf Textilfasern aufgetragen werden.
Forscher fanden heraus, dass MOF/Faser-Verbundwerkstoffe eine schnelle Aktivität gegen SARS-CoV-2 sowie gegen gramnegative Bakterien (E. coli) und grampositive Bakterien (Staphylococcus aureus) zeigten. Darüber hinaus können mit aktivem Chlor beladene MOF/Faser-Verbundwerkstoffe Senfgas und seine chemischen Analoga (2-Chlorethylethylsulfid, CEES) schnell abbauen. Die Nanoporen des auf dem Textil beschichteten MOF-Materials sind breit genug, um Schweiß und Wasser entweichen zu lassen.
Farha fügte hinzu, dass dieses Verbundmaterial skalierbar sei, da es lediglich grundlegende Textilverarbeitungsgeräte benötige, die derzeit in der Industrie verwendet werden. In Verbindung mit einer Maske soll das Material gleichzeitig die Aufgabe erfüllen, den Maskenträger vor Viren in seiner Umgebung zu schützen und Personen zu schützen, die mit dem infizierten Maskenträger in Kontakt kommen.
Forscher können auch die aktiven Zentren von Materialien auf atomarer Ebene verstehen. Dadurch können sie und andere Struktur-Leistungs-Beziehungen ableiten, um andere MOF-basierte Verbundmaterialien herzustellen.
Immobilisieren Sie erneuerbares Aktivchlor in MOF-Textilverbundwerkstoffen auf Zirkoniumbasis, um biologische und chemische Bedrohungen zu beseitigen. Zeitschrift der American Chemical Society, 30. September 2021.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 23. Okt. 2021