(Phys.org) —Los científicos y colaboradores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore están desarrollando un nuevo material de uniforme militar que repele los agentes químicos y biológicos utilizando una novedosa tela de nanotubos de carbono.

El material estará diseñado para experimentar una rápida transición de un estado respirable a un estado protector. Las membranas altamente transpirables tendrían poros hechos de nanotubos de carbono alineados verticalmente de unos pocos nanómetros de ancho cuya superficie está modificada con una capa funcional que responde al agente de guerra química. La respuesta a la amenaza se desencadenaría mediante el ataque directo de un agente de guerra química a la superficie de la membrana, momento en el que la tela cambiaría a un estado protector cerrando la entrada de poros de CNT o desprendiendo la capa superficial contaminada.

"El uniforme será como una segunda piel inteligente que responde al medio ambiente, "dijo Francesco Fornasiero, Investigador principal de LLNL para el proyecto financiado por la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa (DTRA). "Sin la necesidad de un sistema de control externo, la tela podrá cambiar reversiblemente de un estado altamente transpirable a uno protector en respuesta a la presencia de la amenaza ambiental. En el estado protector, el uniforme bloqueará la amenaza química mientras mantiene un buen nivel de transpirabilidad ".

La alta transpirabilidad es un requisito fundamental de la ropa de protección para prevenir el estrés por calor y el agotamiento cuando el personal militar está involucrado en misiones en entornos contaminados. Los uniformes militares de protección actuales se basan en una protección de barrera completa de peso pesado o en prendas protectoras de adsorción permeables que no pueden satisfacer la demanda crítica de una gran comodidad y protección simultáneas. y proporcionar una respuesta pasiva en lugar de activa a una amenaza ambiental.

Para proporcionar una alta transpirabilidad, el nuevo material compuesto aprovechará las propiedades de transporte únicas de los poros de nanotubos de carbono, que tienen velocidades de transporte de gas dos órdenes de magnitud más rápidas en comparación con cualquier otro poro de tamaño similar.

"Hemos demostrado que nuestro prototipo de membranas de nanotubos de carbono de tamaño pequeño puede proporcionar una transpirabilidad excepcional a pesar de los tamaños de poros y la porosidad muy pequeños, "dijo Sangil Kim, otro científico del LLNL en la División de Biociencias y Biotecnología. "Con nuestros colaboradores, desarrollaremos membranas CNT funcionalizadas de gran área ".

Agentes biologicos, como bacterias o 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 fácilmente los agentes biológicos.

Sin embargo, Los agentes químicos son de tamaño mucho más pequeño y requieren que los poros de la membrana puedan reaccionar para bloquear la amenaza. Para crear una membrana multifuncional, El equipo modificará la superficie del prototipo original de membranas de nanotubos de carbono con grupos funcionales sensibles a amenazas químicas. Los grupos funcionales de la membrana detectarán y bloquearán la amenaza como guardianes en la entrada. También se desarrollará un segundo esquema de respuesta:similar a cómo una piel viva se despega cuando se enfrenta a factores externos peligrosos, la tela se exfoliará al reaccionar con el 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.

El proyecto está financiado por $ 13 millones durante cinco años con LLNL como la institución líder. El equipo de Livermore está formado por Fornasiero, Kim y Kuang Jen Wu. Otros colaboradores e instituciones involucradas en el proyecto incluyen a Timothy Swager del Instituto de Tecnología de Massachusetts, Jerry Shan en la Universidad de Rutgers, Ken Carter, James Watkins, y Jeffrey Morse de la Universidad de Massachusetts-Amherst, Heidi Schreuder-Gibson del Centro de Ingeniería y Desarrollo de Investigación Natick Soldier, y Robert Praino de Chasm Technologies Inc.

"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, "dijo Tracee Harris, el gerente de ciencia y tecnología de DTRA para el programa Dynamic Multifunctional Material for a Second Skin. "Este uniforme futurista permitiría a nuestras fuerzas militares operar de manera segura durante períodos de tiempo prolongados y completar con éxito sus misiones en entornos contaminados con agentes de guerra químicos y biológicos".

El laboratorio tiene un historial en el desarrollo de nanotubos de carbono para una amplia gama de aplicaciones, incluida la desalinización. "Tenemos una plataforma avanzada de nanotubos de carbono para construir y expandir para hacer avances en el material de la tela protectora para este nuevo proyecto, "Dijo Wu.

Los nuevos uniformes podrían desplegarse sobre el terreno en menos de 10 años.