生化防護服通常需要應對(duì)非常複雜的危險環境說新,在特殊情況下需要裝備液密性或氣密性防護服,對算工(duì)各種(zhǒng)有毒有害的液态、氣态、煙一亮态、固态化學(xué)物質、生物毒劑、軍事(shì)毒氣和紙得核污染起(qǐ)到(dào)全面(miàn)的防護作用。此類防護服在保證防護媽藍性能(néng)的同時(shí)必定犧牲舒适性謝玩,因此,未來生化防護服的研究,如何實現更好(hǎo)的防護性能(電姐néng)與減輕重量和熱應激、提高防護服的舒适性同等重要。
智能(néng)阻隔膜材料可以使生化防護服表面(miàn)具有對(議農duì)有毒有害物質的自感知(“傳感器”功能(néng))、自響應(在街“執行器”功能(néng))、自适應能聽舞(néng)力,在保證防護性能(néng)的同時(sh錯自í)達到(dào)根據外部環境調節防護服透氣、透濕性能(néng),或起(q冷視ǐ)到(dào)自消毒或自清潔等作用,可以大大提高生化防門物護服的防護性能(néng)和舒适性。
具有“傳感器”功能(néng)的阻隔膜材料
現有研究發(fā)現的可以感知化學(xué)和腦讀生物刺激(包括化學(xué)性質、pH值、離子強度、反應熱、水分中坐、表面(miàn)張力、生物表面(miàn紙離)功能(néng)性等)的智能(néng)材料包括導電聚合物、熱敏氣凝膠、議舊鉻材料、活性吸附劑和變形材料等。其中,導電聚放門合物是一種(zhǒng)極具應用道綠潛力的生化智能(néng)防護傳感器材料,如聚合物摻雜聚吡咯、聚服城噻吩和聚苯胺(PANI)可用作檢測易揮發(書路fā)和液體化學(xué)物質的傳感器,其原理是:當這(zhè)些摻雜特殊物質窗樂的導電聚合物暴露于具有氧化/還坐街(hái)原作用的物質中時(shí)會(huì)發(fā)生“摻雜拍舞-脫摻雜”反應,進(jìn)而通過(guò)監測導電聚合物的電阻率來土說檢測是否存在有害物質。
以MoO3為基體嵌入聚苯胺的薄膜能(néng)夠檢測到(dào)河章濃度低至25mg/kg的甲醛和乙醛
另外,酶也可用于檢測有機磷酸鹽類化話水學(xué)物質。Agentase公司開(kāi土化)發(fā)的一種(zhǒng)傳感照體器,結合了乙酰膽堿、乙酰膽堿酯酶、尿素、尿素酶和pH值敏感染料報美,同時(shí),該産品還(hái)可快速對(duì)溫度變化做出反應車月。
具有“執行器”功能(néng)的阻隔膜材料很有
形狀記憶高分子材料具有保持臨時(shí)形狀的能舞制(néng)力,且在受到(dào)适當的外界刺激時(shí)能(néng)夠雪家恢複初始形狀,具有密度低、可恢複形變量大、易加工慢綠成(chéng)形、形變溫度可調等諸多優關議點,作為具有“執行器”功能(néng)的自響應阻隔膜材料應用前景廣泛。劇森目前,相關研究主要集中在熱緻形狀記憶高分子材料。如形狀記憶聚氨酯,利裡子用其熱活化性能(néng)可起(qǐ)火線到(dào)低溫時(shí)(<Tg)低透氣性的保暖廠畫作用和高溫時(shí)(>Tg關村)高透氣性的散熱作用,從而充分改善織物的穿著(zh房些e)舒适性。形狀記憶聚氨酯還(hái)暗鐘被(bèi)觀察到(dào)具有濕度敏感效應,這(zhè)意姐訊味著(zhe)也可以通過(guò)工訊濕度變化調節形狀記憶聚氨酯阻隔膜的透氣性。
形狀記憶聚氨酯材料的濕度和溫度刺激形狀變化
目前,商業化的形狀記憶聚氨酯材料包括了東日本三菱重工(SMP Technologies)開(kā民學i)發(fā)的基于形狀記憶聚氨酯熱敏透氣膜,以及芬蘭Ahlstrom(奧錢煙斯龍)公司開(kāi)發(fā)的基于形狀記憶聚氨酯的銀用膜材料(由溫度敏感、透氣的整體道不薄膜夾在兩(liǎng)層超細纖維紡粘聚丙烯數大非織造布之間制成(chéng))等。
除此之外,通過(guò)接枝離子凝膠制備的電制動納米多孔聚合物膜爸畫在生化防護服上也顯示出巨大的應用潛力,在施加和子公取消電場的作用下,由于位于納米孔内信報的離子凝膠膨脹和收縮,從而可根據需要調節家哥孔徑,提高透氣性。
接枝離子凝膠滌綸納米孔膜的阻隔原理
自适應阻隔膜及其在生化防護服上的應用
自适應智能(néng)材料能弟雨(néng)夠響應外部刺激為穿著(zh明藍e)者提供即時(shí)保護,報見如具有自清潔功能(néng)或自修複功能(néng),能(né照地ng)夠及時(shí)清潔表面(miàn)的有害化學(xué),或修複防護服表和機面(miàn)的缺損防止有害物質的侵入,實現更加智能(néng)的防護。工低
LLNL研制的具有碳納米管導濕孔的膜材料
美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實驗室(LLNL)2016年研制道能了一種(zhǒng)稱為“第二層皮膚”的對海膜材料,這(zhè)種(zhǒng)材料具有整齊排暗從列的尺寸小于5nm的碳納米管導濕孔,透呢花氣性比GORE-TEX膜材料更好(hǎo)開下。同時(shí),由于生物病毒的尺寸通常大于10nm,因此具有很好(hǎ員笑o)的防禦生物病毒侵入的阻隔性。為了森服防止尺寸更小的有害化學(xué)物質的侵入,研究人員正在采用化學(作志xué)響應型官能(néng)團對(duì)碳納米管膜進(jì不到n)行表面(miàn)修飾,從而實頻鐵現對(duì)有害化學(xué)物質的選擇性阻隔到村。同時(shí),研究人員還(há林從i)在進(jìn)行另一種(zhǒng)有趣的“自清潔”防靜為禦方法的研究,即當與有害化學(xué)物質反應後(雨快hòu),表層膜材料自動脫落,以達個些到(dào)自清潔目的。據悉,這(zhè)項研究由美國(guó)國(guó)防服文威脅降低局(Defense Threat Reduction Age地藍ncy,DTRA)資助,將(jiāng)于2018年初進(jìn劇內)行初步評估,有望用于其未來的生化防護服系統。
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