Los uniformes militares del futuro pueden ofrecer una nueva capa de protección crítica a los usuarios gracias a la investigación de los equipos de la Universidad de Massachusetts Amherst y varias otras instituciones que están desarrollando un tejido a base de nanotubos que repele los agentes químicos y biológicos.

Los científicos de polímeros de UMass Amherst, Kenneth Carter y James Watkins, colaborando con el líder del equipo Francesco Fornasiero del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), Recientemente recibió una subvención de $ 1.8 millones por cinco años para diseñar formas de fabricar el nuevo material como parte de un proyecto de $ 13 millones financiado por la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa de EE. UU. Se estima que los nuevos uniformes podrían desplegarse sobre el terreno en menos de 10 años.

Los investigadores dicen que la tela podrá cambiar reversiblemente de un estado altamente transpirable a uno protector en respuesta a la presencia de la amenaza ambiental sin la necesidad de un sistema de control externo. En el estado protector, el material uniforme bloqueará la amenaza química mientras mantiene un buen nivel de transpirabilidad. "El uniforme será como una segunda piel inteligente que responde al medio ambiente, "dice Fornasiero.

Los científicos de polímeros de UMass Amherst aportan su experiencia en procesos de ensamblaje impulsados ​​por aditivos que unen polímeros y nanopartículas para producir materiales funcionales híbridos para el proyecto. La fabricación de membranas y capas se llevará a cabo en parte a través del Laboratorio de Nanofabricación Roll-to-Roll de la universidad.

La reversibilidad del nuevo tejido se debe a las membranas altamente transpirables con poros de unos pocos nanómetros de ancho, nanotubos de carbono alineados verticalmente modificados con una capa superficial funcional diseñada para responder a la presencia de un agente de guerra química, dice Watkins en UMass Amherst. La respuesta a la amenaza se desencadenaría mediante el ataque directo de un agente de guerra química. La tela cambiaría a un estado protector cerrando la entrada de los poros o desprendiendo la capa superficial contaminada.

Para comodidad y seguridad del usuario, La alta transpirabilidad es un requisito fundamental de la ropa de protección para prevenir el estrés por calor cuando el personal militar está involucrado en misiones en ambientes contaminados. Para proporcionar una alta transpirabilidad, el nuevo material compuesto aprovechará las propiedades de transporte únicas de los poros de nanotubos de carbono, que ofrecen velocidades de transporte de gas dos órdenes de magnitud más rápidas que cualquier otro poro de tamaño similar.

Los científicos de polímeros señalan que los agentes biológicos como las bacterias y los virus tienen un tamaño cercano a los 10 nanómetros. Debido a que los poros de la membrana en el uniforme tienen solo unos pocos nanómetros de ancho, estas membranas bloquearán dichos agentes.

Sin embargo, Los agentes químicos como el gas mostaza y el gas nervioso pueden ser mucho más pequeños y requieren que los poros de la membrana puedan reaccionar para bloquear esa amenaza. Para crear una membrana multifuncional, El equipo de investigación planea modificar la superficie del prototipo original de membranas de nanotubos de carbono con grupos funcionales sensibles a amenazas químicas. Estos grupos funcionales detectan y bloquean la amenaza como guardianes en la entrada.

Los científicos también planean desarrollar un segundo, Esquema de respuesta de "desprendimiento" en el que la tela se exfolia al secarse con un agente químico. De este modo, el tejido podrá bloquear agentes químicos como la mostaza azufrada (agente ampolla), Agentes nerviosos GD y VX, toxinas como la enterotoxina estafilocócica y esporas biológicas como el ántrax.

Carter en UMass Amherst dice:"Imitando la forma en que la piel real responde a las amenazas mediante la exfoliación y el desprendimiento de áreas contaminadas permitirá una prenda de respuesta dinámica, todo logrado a través de reacciones químicas controladas en este nuevo tejido avanzado ".

Tracee Harris, Gerente de ciencia y tecnología para el Programa de Material Multifuncional Dinámico para una Segunda Piel, dice, "El desarrollo de membranas de nanotubos de carbono sensibles a amenazas químicas es un gran ejemplo del potencial de un material novedoso para proporcionar soluciones innovadoras para las necesidades de CB del Departamento de Defensa. Este uniforme futurista permitiría a nuestras fuerzas militares operar de manera segura durante períodos prolongados y completar con éxito sus misiones. en ambientes contaminados con agentes de guerra química y biológica ".