«Модельеры используют натуральные волокна, состоящие из белков, таких как шерсть или шелк, которые являются дорогими и не обладают самовосстановлением», — сказал Мелик Демирель, профессор инженерных наук и механики. «Мы искали способ сделать ткани самовосстанавливающимися с использованием обычных тканей. Поэтому мы придумали эту технологию покрытия».Процедура проста.
Покрываемый материал погружают в серию жидкостей, чтобы создать слои материала, чтобы сформировать самовосстанавливающееся полиэлектролитное послойное покрытие.Это покрытие наносится «в условиях окружающей среды в безопасных растворителях, таких как вода, с небольшими затратами с использованием простого оборудования, допускающего масштабирование», — сообщают исследователи на сайте ACS Applied Materials. Интерфейсы.Покрытия из полиэлектролита состоят из положительно и отрицательно заряженных полимеров, в данном случае полимеров, подобных тем, которые содержатся в белках кольцевых зубов кальмаров.
«В настоящее время мы окунаем всю одежду, чтобы создать передовой материал», — сказал Демирель, который также является членом Института наук о жизни Хака. «Но мы могли бы сначала нарезать резьбу, а потом производить, если бы захотели».Во время наслоения в покрытие могут быть включены ферменты.
Исследователи использовали уреазу — фермент, который расщепляет мочевину на аммиак и углекислый газ, — но при коммерческом использовании покрытие будет адаптировано с использованием ферментов, соответствующих целевому химическому веществу.«Если вам нужно использовать ферменты для биологического или химического воздействия, вы можете получить инкапсулированный фермент с самовосстанавливающимися свойствами, разлагающий токсин до того, как он достигнет кожи», — сказал Демирель.Многие токсичные вещества могут всасываться через кожу. Например, органофосфаты, которые используются в качестве гербицидов и инсектицидов, всасываются через кожу и могут быть смертельными.
Некоторые из этих химикатов также использовались в качестве нервно-паралитических агентов. Одежда, покрытая самовосстанавливающейся пленкой, содержащей органофосфатгидролазу, фермент, расщепляющий токсичный материал, может ограничить воздействие. Полимер зубцов кольца кальмаров самовосстанавливается в присутствии воды, поэтому стирка устранит микро- и макродефекты покрытия, что сделает одежду пригодной для ношения и многоразового использования.«Покрытия тонкие, менее микрона, поэтому они не будут заметны при повседневном ношении», — сказал Демирель. «Даже тонкие, они увеличивают общую прочность материала».
В производственных условиях, где необходимы опасные химические вещества, одежда, покрытая соответствующей комбинацией ферментов, может защитить от случайного выброса химических веществ. Будущее использование этих покрытий в медицинских сетках также может помочь пациентам свести к минимуму инфекции для быстрого выздоровления.
«Впервые мы производим самовосстанавливающийся текстиль, — сказал Демирель.Также над этим проектом из Пенсильванского университета работали Шринивас Тадигадапа, профессор электротехники и филиал Института исследования материалов; Дэвид Гаддес, аспирант по биоинженерии; и Хуэйхун Юнг и Абдон Пена-Франческ, аспиранты в области инженерных наук и механики.