Việc tạo ra lớp phủ mới cho sợi hứa hẹn sẽ mang lại hiệu quả trong việc giữ lại các hóa chất công nghiệp độc hại và các tác nhân chiến tranh hóa học trong điều kiện thực tế, kể cả trong điều kiện độ ẩm cao. Nghiên cứu này có thể dẫn đến cải tiến mặt nạ và các thiết bị bảo vệ cá nhân dành cho binh sĩ và những người có nguy cơ bị phơi nhiễm chất độc hóa học.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học bang North Carolina và Trung tâm sinh -hóa của quân đội Mỹ (CCDC CBC) đã phát triển sản phẩm dệt chức năng có thể trung hòa một chất gây phồng rộp được mô phỏng trong điều kiện độ ẩm tương đối 80%. Lớp tráng phủ này cũng giúp giữ được khí amoniac, một hóa chất công nghiệp thường được sản xuất tại Mỹ.

Tiến sĩ Dennis T. Lee, Bang North Carolina, là tác giả đứng đầu của bài báo ở nghiên cứu này cho biết: “Hơn một thế kỷ qua, chúng ta đã có nhiều mối đe dọa từ các tác nhân của chiến tranh hóa học, từ clo và khí mù tạt trong Thế chiến thứ nhất đến các cuộc tấn công gần đây chống lại thường dân ở Syria. Chúng ta cần tìm cách để các thiết bị hoạt động hiệu quả hơn trong việc thu giữ và phân hủy khí độc”.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra khung kim loại hữu cơ (MOFs) – các lớp phủ được tổng hợp trên các vi sợi. Có hai thách thức đáng kể được đặt ra. Thách thức thứ nhất là việc tạo ra các lớp phủ MOFs có thể duy trì sự ổn định khi có hơi ẩm trong khi vẫn giữ được các hợp chất độc hại trong một lớp màng mỏng, quá trình này được gọi là hấp phụ/hấp thụ. Thách thức thứ hai là đạt được một lớp tráng phủ có hiệu quả trong việc khử các hóa chất độc hại.

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra một lớp màng MOF dựa trên kim loại đồng (Cu) có tính ổn định nước. Thay vì sử dụng hợp chất dạng bột thì các nhà nghiên cứu đã sử dụng một lớp màng ở thể rắn lắng đọng trên sợi, kết quả lớp màng này có khả năng thu được lượng khí amoniac cao gấp ba lần so với cùng loại bột MOF.

Kết quả hình ảnh quét được qua kính hiển vi điện tử cho thấy rằng, lớp màng MOF trong các dạng tinh thể phát triển hoàn toàn từ sợi – một hình dạng đặc biệt đã được báo cáo trước đây. Lớp màng MOF liên kết mạnh với bề mặt của sợi polypropylen và không bị bong tróc khi xử lý ở phòng thí nghiệm hay khi được quét bằng bàn chải nylon.

Theo ông Lee, “Sự liên kết này tạo thành một lớp phủ dày đặc trên sợi, với sự tương tác và bám dính tốt hơn trên bề mặt và cải thiện hiệu suất hấp phụ đối với các khí độc”.

“Các vật liệu composite mới được tráng phủ màng MOF có thể được dùng làm lớp màng cơ sở trong sản phẩm dệt bảo vệ, đồng thời phương pháp này cũng sẽ phù hợp để sử dụng trong sản phẩm dệt thông minh có nhiều chức năng như cảm biến”, ông Lee cho biết thêm.

Các kế hoạch trong tương lai sẽ kêu gọi các thử nghiệm cho vật liệu mới với các tác nhân chiến tranh hóa học thực sự, họ sẽ làm việc cùng với các chuyên gia của quân đội Mỹ tại CCDC CBC.

Bài báo với tiêu đề “Sản phẩm dệt bảo vệ khỏi tác nhân hóa học ổn định với nước thông qua các khung kim loại hữu cơ 2D Cu-TCPP định hướng bề mặt Euhedral” xuất hiện nổi bật trên trang bìa của Tạp chí Small.

Đồng tác giả của bài báo là Jovenal D. Jamir, sinh viên kỹ thuật hóa học và phân tử sinh học tại đại học North Carolina; Gregory W. Peterson ở CCDC CBC; và giáo sư Gregory N. Parsons tại Khoa Kỹ thuật Hóa học và Sinh học Phân tử  đại học North Carolina.

Nghiên cứu này được hỗ trợ một phần bởi CCDC CBC (Grant W911SR-07-C-0075), Văn phòng Hợp tác Khoa học và Công nghệ (Grant CB3934), Văn phòng Nghiên cứu Quân đội (Grant W911NF-13-1-1073) và Văn phòng Nghiên cứu Quân sự Chương trình Thiết bị Nghiên cứu Đại học Quốc phòng (DURIP) (Grant W911NF-17-1-0166).

Nguồn:

Dịch: Nguyễn Thị Hường