Forskere udvikler polymer nanofibre til kemisk og biologisk dekontaminering

Kemiske og biologiske trusler udgør en betydelig bekymring ikke kun for den moderne krigsfører, men et stadigt stigende antal individer og grupper. Denne trussel forstærkes af disse agents vedholdenhed og mulighederne for at forårsage øget personaleeksponering ved flytning af forurenede materialer.

For at bekæmpe dette, NRL -forskere udvikler unikke systemer rettet mod spontan dekontaminering af en række materialer via inkorporering af funktionelle tilsætningsstoffer, såsom kvaternære ammoniumsalt (QAS) biocider, polyoxometalater (POM'er), fullerener og phthalocyaniner, der er i stand til at neutralisere kemiske og biologiske midler.

"Nogle af vores tidligere arbejder har brugt inkorporering af små mængder af disse dekontaminerende midler i maling og belægninger, "sagde James Wynne, Ph.d., sektionsleder, Applied Concepts in Materials Section of the Chemistry Division. "På grund af den lovende dekontamineringsydelse oplevede belægningerne mod en række patogener og kemiske midler, vi udvider nu den additiv-afledte dekontamineringskapacitet til at omfatte materialer, der ikke kan males eller belægges, såsom polymer nano- og mikrofibre, der kan bruges til en række forskellige applikationer, såsom beklædningsgenstande. "

NRL -kemikere er begyndt at anvende elektrospinning - en teknik ved hjælp af en elektrisk ladning til at trække meget fine fibre fra en væske - til at fremstille næsten monodisperse fibre, der spænder i diameter fra 45 nanometer til tre mikrometer. En række polymerer er co-elektrospundet med varierende koncentrationer og strukturer af QAS POM'er og andre funktionelle forbindelser.

Biologisk dekontaminering af QAS -fyldt Nylon 6, 6 polymidfibre viste en 99,9999 procent reduktion af levedygtig S. aureus med stigende biocidaktivitet, der korrelerede godt med øget biocidbelastning og overfladebiocidindhold. Separate systemer af nylonfibre indeholdende fem procent af en nikkel-POM-forbindelse har vist over 50 procent dekontaminering af 2-chlorethylphenylsulfid (CEPS), en sennepsimulant, med øget dekontaminering ved endnu højere POM -belastninger.

Phthalocyaniner, de nyeste forbindelser, der er blevet syntetiseret ved NRL, udviser endnu større dekontamineringskapacitet end for POM -forbindelser ved kun en brøkdel af koncentrationen. Undersøgelse af effekten af ​​nanofiberstørrelse på dekontamineringskapacitet har vist stærke sammenhænge mellem fibrernes overfladeareal og aktivitet, demonstrere specifikke sammensætninger oplever langt over 99,9 procent større dekontamineringskapacitet ved elektrospindning end de samme materialer hærdet som traditionelle belægninger.

Den store variation af både kommercielt tilgængelige og specielt syntetiserede polymerer, der er blevet undersøgt af denne gruppe, kan også give anledning til yderligere anvendelser, såsom luft- og vandfiltre, der selvdekontaminerer mod dødelige patogener.