據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月18（北京時間）日報道，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）、麻省理工學(xué)院等多家機構(gòu)研究人員正在為軍方開發(fā)一種新型制服，這種制服的布料用一種新型碳納米管纖維制成，可防御化學(xué)和生物武器。
這種布料能從透氣狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變到防護狀態(tài)，它的膜上有許多微孔，由僅幾納米寬的垂直對稱的碳納米管（CNT）構(gòu)成，高度透氣，并用一種化學(xué)制劑反應(yīng)功能層進行了改良。如果直接用化學(xué)戰(zhàn)劑攻擊膜表面，就會引發(fā)反應(yīng)，關(guān)閉CNT微孔或讓被污染的表面層脫落，使纖維轉(zhuǎn)變?yōu)榉雷o狀態(tài)。
高透氣性是防護服的關(guān)鍵，能讓士兵在污染環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)時免于身體過熱，浪費精力。目前的軍用防護服是基于重量級的全屏障保護，或是滲透吸附保護，無法同時滿足舒適和保護功能兩方面要求。而且對環(huán)境危險是被動應(yīng)對，而不是主動防御。新材料利用了碳納米管獨特的傳導(dǎo)性，氣體傳導(dǎo)速度比其他同樣大小的孔要高兩個數(shù)量級。研究人員展示了一小塊碳納米管膜的樣本，膜上的孔微小而密集，表現(xiàn)出極佳的透氣性。
生物制劑如細菌或病毒，大小都在10納米左右，而制服膜上的微孔僅幾個納米寬，能很容易地擋住它們。但化學(xué)制劑要小得多，要求膜上的微孔能做出反應(yīng)封鎖威脅。他們用化學(xué)威脅反應(yīng)功能組對碳納米管膜進行了改良。這種功能組就像門衛(wèi)一樣，能感知并阻止危險。隨后還有二級反應(yīng)，纖維和化學(xué)制劑反應(yīng)后，會像鱗片那樣一片片剝落下來。通過這些方式，該纖維能擋住化學(xué)制劑如芥子氣、神經(jīng)毒氣、有毒物質(zhì)如葡萄球菌腸毒素、生物孢子如炭疽等。
“這種制服就像一種智能第二皮膚，能對環(huán)境作出反應(yīng)。”實驗室負責(zé)國防降險署資助項目的首席研究員弗朗西斯科·弗納斯洛說，“它的纖維無需外部控制系統(tǒng)就能對環(huán)境中的威脅作出反應(yīng)，進行可逆轉(zhuǎn)換。從高度透氣變成防護狀態(tài)后，能阻止化學(xué)藥品的威脅并保持良好透氣性。”
這種新制服有望在10年內(nèi)野外應(yīng)用。“開發(fā)能對化學(xué)威脅作出反應(yīng)的碳納米管膜，是利用新材料潛能，為國防部提供創(chuàng)新解決方案的好例子。”國防降險署動態(tài)多功能材料第二皮膚項目的科技主管崔西·哈里斯說，“這種未來制服能讓我們的軍隊在被生化武器污染了的環(huán)境中安全操作更長時間，成功完成他們的任務(wù)。”
總編輯圈點
電影《石破天驚》除了讓人們記住“一湯匙落地，四到八個街區(qū)無一幸免”的VX毒氣，還有個噴射沙林毒氣的玩偶，我們?nèi)蔽溲b的凱奇在密閉艙拆卸它時，防護服也在腐蝕。沙林和VX一樣屬神經(jīng)毒劑，人體暴露其中后，藥物“解毒”就只是解除癥狀，很難甚至無法排清毒素。因而，現(xiàn)今對神經(jīng)毒劑的防范仍主要依賴物理方式——面具和防護服。本文中科學(xué)家貢獻的新材料，靠微孔的尺寸 “卡”住生物分子，用“關(guān)門”來阻擋更小的化學(xué)分子，必然提高了其在毒劑環(huán)境中的效果。
