Sikrere, mere komfortable soldatuniformer er i gang

Uniformer af amerikanske hærsoldater skal opfylde en lang række udfordrende krav. De skal føle sig godt tilpas i alle klimaer, være holdbar gennem flere vaske, modstå brande og afværge insekter, blandt andet. Eksisterende stoffer markerer ikke alle disse kasser, så forskere er kommet med en ny måde at skabe et flammehæmmende middel, insektafvisende stof, der bruger ikke-giftige stoffer.

Forskerne vil præsentere deres resultater i dag på American Chemical Society (ACS) efterår 2020 Virtual Meeting &Expo.

"Hæren præsenterede for os dette interessante og udfordrende krav til multifunktionalitet, "siger studieleder Ramaswamy Nagarajan, Ph.d. "Der er flammebestandige hærbekæmpelsesuniformer lavet af forskellige materialer, der opfylder flammehæmmende krav. Men de er dyre, og der er problemer med at farve stofferne. Også, nogle af råvarerne produceres ikke i USA Så, vores mål var at finde et eksisterende materiale, som vi kunne ændre for at gøre det flammehæmmende og insektafvisende, alligevel stadig har et stof, som en soldat gerne vil have på. "

Fordi Nagarajans forskningsgruppe fokuserer på bæredygtig grøn kemi, teamet søgte ikke -giftige kemikalier og processer til denne undersøgelse. De valgte at ændre en kommercielt tilgængelig 50-50 nylon-bomuldsblanding, en forholdsvis billig, holdbart og behageligt stof produceret i USA Materialet bruges til en bred vifte af civile og militære applikationer, fordi nylon er stærk og modstandsdygtig over for slid, mens bomuld er behageligt at have på. Men denne type tekstil afviser ikke iboende fejl og er forbundet med en høj brandrisiko.

"Vi startede med at gøre stoffet brandhæmmende, med fokus på bomuldsdelen af ​​blandingen, "forklarer Sourabh Kulkarni, en ph.d. studerende, der arbejder med Nagarajan ved University of Massachusetts Lowell Center for Advanced Materials. "Bomuld har mange hydroxylgrupper (ilt og hydrogen bundet sammen) på overfladen, som kan aktiveres af let tilgængelige kemikalier for at forbinde med fosforholdige forbindelser, der giver flammehæmning. "For deres fosforholdige forbindelse, de valgte fytinsyre, en rigelig, ikke -giftigt stof, der findes i frø, nødder og korn.

Næste, forskerne tog fat på spørgsmålet om at få materialet til at frastøde insekter, så soldater ikke skulle sprøjte sig gentagne gange eller bære en ekstra genstand i deres pakker. Holdet tog permetrin, et hverdagsfrit giftigt insektmiddel, og fastgjort det til stoffet ved hjælp af plasma-assisteret aflejring i samarbejde med en lokal virksomhed, LaunchBay. Gennem forsøg og fejl, forskerne fik til sidst både fytinsyre og permethrin til at linke til stoffets overflademolekyler.

Ved hjælp af metoder til at måle varmeafgivelseskapacitet og total varmeafgivelse, samt en lodret flammetest, de fandt ud af, at det modificerede materiale klarede sig mindst 20% bedre end det ubehandlede materiale. De brugte også en standard insektafvisende test med levende myg og fandt ud af, at effekten var større end 98%. Endelig, stoffet forblev "åndbart" efter behandling som bestemt ved undersøgelser af luftpermeabilitet.

"Vi er meget begejstrede, "Nagarajan siger, "fordi vi har vist, at vi kan ændre dette stof til at være flammehæmmende og insektafvisende - og stadig være temmelig holdbart og behageligt. Vi vil gerne bruge et andet stof end fytinsyre, der ville indeholde mere fosfor og derfor give et større niveau af flammehæmning, bedre holdbarhed og stadig være giftfri for en soldats hud. Efter at have vist, at vi kan ændre stoffet, vi vil også gerne se, om vi kan vedhæfte antimikrobielle midler for at forhindre infektioner fra bakterier, samt farvestoffer, der forbliver holdbare. "