Le divise militari del futuro potrebbero offrire un nuovo livello di protezione fondamentale a chi le indossa grazie alla ricerca dei team dell'Università del Massachusetts Amherst e di diverse altre istituzioni che stanno sviluppando un tessuto a base di nanotubi che respinge gli agenti chimici e biologici.

Gli scienziati dei polimeri di UMass Amherst Kenneth Carter e James Watkins, collaborando con il team leader Francesco Fornasiero del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), ha recentemente ricevuto una sovvenzione quinquennale di 1,8 milioni di dollari per progettare modi per produrre il nuovo materiale nell'ambito di un progetto da 13 milioni di dollari finanziato dalla U.S. Defense Threat Reduction Agency. Si stima che le nuove divise potrebbero essere schierate sul campo in meno di 10 anni.

I ricercatori affermano che il tessuto sarà in grado di passare in modo reversibile da uno stato altamente traspirante a uno protettivo in risposta alla presenza della minaccia ambientale senza la necessità di un sistema di controllo esterno. Nello stato di protezione, il materiale uniforme bloccherà la minaccia chimica mantenendo un buon livello di traspirabilità. "La divisa sarà come una seconda pelle intelligente che risponde all'ambiente, "dice Fornasiero.

Gli scienziati dei polimeri di UMass Amherst apportano al progetto competenze nei processi di assemblaggio basati su additivi che uniscono polimeri e nanoparticelle per produrre materiali funzionali ibridi. La fabbricazione di membrane e strati avverrà in parte attraverso il laboratorio di nanofabbricazione roll-to-roll dell'università.

La reversibilità del nuovo tessuto è dovuta a membrane altamente traspiranti con pori di pochi nanometri, nanotubi di carbonio allineati verticalmente modificati con uno strato superficiale funzionale progettato per rispondere alla presenza di un agente di guerra chimica, dice Watkins alla UMass Amherst. La risposta alla minaccia sarebbe innescata da un attacco diretto di un agente di guerra chimica. Il tessuto passerebbe a uno stato protettivo chiudendo l'ingresso dei pori o eliminando lo strato superficiale contaminato.

Per il comfort e la sicurezza di chi lo indossa, l'elevata traspirabilità è un requisito fondamentale per gli indumenti protettivi per prevenire lo stress da calore quando il personale militare è impegnato in missioni in ambienti contaminati. Per fornire un'elevata traspirabilità, il nuovo materiale composito trarrà vantaggio dalle proprietà di trasporto uniche dei pori dei nanotubi di carbonio, che offrono tassi di trasporto del gas due ordini di grandezza più veloci di qualsiasi altro poro di dimensioni simili.

Gli scienziati dei polimeri sottolineano che gli agenti biologici come batteri e virus hanno una dimensione vicina a 10 nanometri. Poiché i pori della membrana sull'uniforme sono larghi solo pochi nanometri, queste membrane bloccheranno tali agenti.

Però, agenti chimici come l'iprite e il gas nervino possono essere molto più piccoli e richiedere che i pori della membrana siano in grado di reagire per bloccare tale minaccia. Per creare una membrana multifunzionale, il team di ricerca prevede di modificare la superficie del prototipo originale delle membrane di nanotubi di carbonio con gruppi funzionali sensibili alle minacce chimiche. Questi gruppi funzionali rilevano e bloccano la minaccia come guardiani all'ingresso.

Gli scienziati hanno anche in programma di sviluppare un secondo, schema di risposta "spargimento" in cui il tessuto esfolia dopo la recazione con un agente chimico. In questo modo, il tessuto sarà in grado di bloccare agenti chimici come senape sulfurea (agente blister), agenti nervini GD e VX, tossine come l'enterotossina stafilococcica e le spore biologiche come l'antrace.

Carter di UMass Amherst dice:"Imitando il modo in cui la vera pelle risponde alle minacce mediante l'esfoliazione e lo spargimento di aree contaminate consentirà un indumento dinamico e reattivo, tutto ottenuto attraverso reazioni chimiche controllate in questo nuovo tessuto avanzato."

Tracee Harris, responsabile scientifico e tecnologico per il programma Dynamic Multifunctional Material for a Second Skin, dice, "Lo sviluppo di membrane di nanotubi di carbonio reattive alle minacce chimiche è un ottimo esempio del potenziale di un nuovo materiale per fornire soluzioni innovative per le esigenze dei CB del Dipartimento della Difesa. Questa uniforme futuristica consentirebbe alle nostre forze militari di operare in sicurezza per lunghi periodi di tempo e completare con successo le loro missioni in ambienti contaminati da agenti di guerra chimica e biologica."