Самоочищающаяся ткань позволяет производить многоразовые средства индивидуальной защиты 

Новый материал, который накапливает смертельное тепло для вирусов на своей внешней поверхности, сохраняя при этом прохладу на обратной стороне, может изменить способ изготовления и использования средств индивидуальной защиты (СИЗ), сокращая загрязнение окружающей среды и углеродный след, связанный с современными материалами и практиками.

Композитный материал на текстильной основе, разработанный инженерами Университета Райса, использует джоулевое тепло для обеззараживания своей поверхности от коронавирусов, таких как SARS-CoV-2, менее чем за 5 секунд, эффективно убивая по меньшей мере 99,9% вирусов. Носимые предметы, изготовленные из этого материала, могут выдерживать сотни применений, при этом одна пара перчаток может предотвратить почти 9 кг отходов, которые могли бы возникнуть в результате выбрасывания одноразовых нитриловых перчаток.

«Резкий рост количества отходов средств индивидуальной защиты и проблемы, вызванные нехваткой цепочек поставок во время пандемии, заставили нас осознать необходимость в многоразовых средствах индивидуальной защиты. Эта работа открывает путь к системному отказу от одноразовых СИЗ», — сказала ведущий автор исследования маркиза Белл. «Самое приятное то, что вам даже не нужно снимать перчатки или другую защитную одежду, чтобы очистить их. Этот материал позволяет провести дезинфекцию за считанные секунды, и вы можете вернуться к текущей задаче».

С помощью электрического тока материал быстро нагревает свою внешнюю поверхность до температуры выше 100 градусов по Цельсию, сохраняя при этом температуру, близкую к нормальной температуре тела на обратной стороне возле кожи пользователя, где она достигает максимума около 36 градусов.

«Устройство должно нагреться достаточно, чтобы эффективно уничтожать вирусы, но не настолько, чтобы вызвать ожоги или дискомфорт для пользователя», — говорит Белл. «Мы включили механизмы безопасности, чтобы гарантировать, что последнего не произойдет».

По сравнению с другими методами обеззараживания сухой жар, как правило, надежен и с меньшей вероятностью повредит защитное оборудование. Однако создание носимых устройств, которые быстро нагреваются до адекватных температур, потребовало большой работы.

«Наша лаборатория много изучала термическую инактивацию вирусов», — сказал соавтор исследоваия Дэниел Престон. 

Предыдущие исследования помогли разработать материал. Ижи Джейн Тао, профессор биологических наук, чья вирусологическая лаборатория проводила эксперименты для подтверждения способности материала к самообеззараживанию, сказала, что она была впечатлена тем, насколько точно экспериментальные данные соответствуют предсказаниям.

«Мы очень рады, что можем поделиться своим опытом в создании этого нового материала», — добавил Тао.

Учитывая разницу температур между внешней и внутренней поверхностями, этот материал на удивление эластичен и легок — достижение, которое напрямую связано с предыдущими исследованиями Белл в области интеллектуальных текстильных материалов.

«Я изучаю механику, термодинамику и процессы теплопередачи мягких товаров, которые можно наслаивать для использования в носимых вспомогательных устройствах», — сказала Белл. «Например, скафандры состоят из множества слоев: самые внутренние слои — это те места, где происходит большая часть функций, они расположены близко к человеческому телу. Затем между ними имеется множество теплоизоляционных слоев, увенчанных более прочными и более защитными слоями на внешней стороне костюма. Я рассматриваю, как мы можем использовать умные текстильные материалы и интегрировать их в скафандры, чтобы уменьшить их вес и при этом добавить многофункциональности».