(Phys.org) - Cientistas e colaboradores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore estão desenvolvendo um novo material de uniforme militar que repele agentes químicos e biológicos usando um novo tecido de nanotubo de carbono.

O material será projetado para passar por uma rápida transição de um estado respirável para um estado protetor. As membranas altamente respiráveis ​​teriam poros feitos de nanotubos de carbono alinhados verticalmente de alguns nanômetros de largura que são modificados na superfície com uma camada funcional responsiva a agentes de guerra química. A resposta à ameaça seria desencadeada pelo ataque direto do agente de guerra química à superfície da membrana, momento em que o tecido mudaria para um estado de proteção, fechando a entrada do poro CNT ou removendo a camada superficial contaminada.

"O uniforme será como uma segunda pele inteligente que responde ao ambiente, "disse Francesco Fornasiero, Investigador principal do LLNL para o projeto financiado pela Agência de Redução de Ameaças de Defesa (DTRA). “Sem a necessidade de um sistema de controle externo, o tecido será capaz de mudar reversivelmente de um estado altamente respirável para um protetor em resposta à presença da ameaça ambiental. No estado protetor, o uniforme irá bloquear a ameaça química, mantendo um bom nível de respirabilidade. "

A alta respirabilidade é um requisito crítico para roupas de proteção para evitar estresse por calor e exaustão quando o pessoal militar está envolvido em missões em ambientes contaminados. Os uniformes militares de proteção atuais são baseados em proteção de barreira total pesada ou sobretudos de proteção adsortiva permeáveis ​​que não podem atender à demanda crítica de alto conforto e proteção simultâneos, e fornecer uma resposta passiva em vez de ativa a uma ameaça ambiental.

Para fornecer alta respirabilidade, o novo material compósito aproveitará as propriedades únicas de transporte dos poros de nanotubos de carbono, que têm taxas de transporte de gás duas ordens de magnitude mais rápidas quando comparadas com qualquer outro poro de tamanho semelhante.

"Demonstramos que nossas membranas de nanotubos de carbono de protótipo de tamanho pequeno podem fornecer excelente respirabilidade, apesar dos tamanhos de poros e porosidade muito pequenos, "disse Sangil Kim, outro cientista do LLNL na Divisão de Biociências e Biotecnologia. "Com nossos colaboradores, vamos desenvolver membranas de CNT funcionalizadas de grande área. "

Agentes biológicos, como bactérias ou vírus, têm quase 10 nanômetros de tamanho. Como os poros da membrana no uniforme têm apenas alguns nanômetros de largura, essas membranas bloquearão facilmente os agentes biológicos.

Contudo, os agentes químicos são muito menores em tamanho e exigem que os poros da membrana sejam capazes de reagir para bloquear a ameaça. Para criar uma membrana multifuncional, a equipe irá modificar a superfície do protótipo original de membranas de nanotubos de carbono com grupos funcionais responsivos a ameaças químicas. Os grupos funcionais na membrana sentirão e bloquearão a ameaça como porteiros na entrada. Um segundo esquema de resposta também será desenvolvido:semelhante a como uma pele viva descama quando desafiada por fatores externos perigosos, o tecido esfoliará após a reação com o agente químico. Desta maneira, o tecido será capaz de bloquear agentes químicos como mostarda de enxofre (agente de bolha), Agentes nervosos GD e VX, toxinas como a enterotoxina estafilocócica e esporos biológicos como o antraz.

O projeto é financiado por $ 13 milhões ao longo de cinco anos com o LLNL como instituição líder. A equipe Livermore é composta por Fornasiero, Kim e Kuang Jen Wu. Outros colaboradores e instituições envolvidas no projeto incluem Timothy Swager, do Massachusetts Institute of Technology, Jerry Shan na Rutgers University, Ken Carter, James Watkins, e Jeffrey Morse da University of Massachusetts-Amherst, Heidi Schreuder-Gibson no Centro de Engenharia e Desenvolvimento de Soldados Natick, e Robert Praino da Chasm Technologies Inc.

"O desenvolvimento de membranas de nanotubos de carbono responsivas a ameaças químicas é um grande exemplo do potencial do novo material para fornecer soluções inovadoras para as necessidades de CB do Departamento de Defesa, "disse Tracee Harris, o gerente de ciência e tecnologia da DTRA para o Programa de Material Multifuncional Dinâmico para uma Segunda Pele. "Este uniforme futurista permitiria que nossas forças militares operassem com segurança por longos períodos de tempo e concluíssem com sucesso suas missões em ambientes contaminados com agentes de guerra químicos e biológicos."

O Laboratório tem uma história no desenvolvimento de nanotubos de carbono para uma ampla gama de aplicações, incluindo dessalinização. "Temos uma plataforma avançada de nanotubos de carbono para construir e expandir para fazer avanços no material de tecido de proteção para este novo projeto, "Wu disse.

Os novos uniformes poderão ser implantados em campo em menos de 10 anos.