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来自大自然的线索:制备防弹涂料


  休斯顿大学的研究人员正在利用几丁质制备可抵御高冲击力的多层涂层,可以抵御子弹、激光、有毒气体和其他危险。

  Dow Chair教授和Alamgir Karim表示,几丁质作为一种普遍可用的材料,有望在一些现在需要石油塑料的产品中加工和使用。

  化学与生物分子工程学教授卡里姆,同时也是国际聚合物和软物质中心以及UH材料工程项目的主任,是该项目的主要研究者。工程技术助理教授Venkatesh Balan和化学与生物分子工程副教授Megan Robertson是共同的主要研究者。

  他们的任务是开发出坚韧、耐用和抗菌的多层膜,能够在吸收有毒气体的同时抵抗来自射弹或激光的冲击。卡里姆说,这项工作还将在军事以外的领域得到应用,有可能扩大其环境效益。

  真菌细胞壁和节肢动物外骨骼的主要成分

  几丁质是真菌和节肢动物(包括甲壳类动物、昆虫和软体动物)外骨骼细胞壁的主要成分。它也存在于鱼鳞中。它可以加工生产壳聚糖,或脱乙酰甲壳素。壳聚糖比易碎的甲壳素更容易处理。

巴拉恩的实验室生产医疗和工业用生物分子,他正在利用化学和酶的方法,利用甲壳动物的壳来生产壳聚糖分子。”我们正试图对蘑菇做同样的事情,”他说,并指出蘑菇产生的可持续聚合程度更一致,有助于标准化生产几丁质,然后将其加工成壳聚糖。

  稳定的壳聚糖聚合物来源将只是一个开始。罗伯逊将决定如何改变壳聚糖表面的原子组成,以改善其与功能层的界面。她的研究包括从可再生资源中设计出可持续和可生物降解的聚合物。

  吸收投射体带来的冲击

  她说,这种壳聚糖与聚合物之间增强的相容性将提高涂层捕捉气体或吸收弹丸撞击的能力。

  这就是卡里姆的用武之地——他正在设计一个多层系统,该系统将由一个坚硬的抗冲击层组成;一个吸收能量的压碎层,让人想起现代汽车在撞击时压皱的方式,保护乘客舱;一个吸收有毒气体的层,将碳纳米颗粒分散在壳聚糖中;以及织物粘合层,将涂层与帆布和其他纺织品结合。

  这将涉及三维打印不同的甲壳素纳米颗粒和壳聚糖制造或加强粉碎区设计结构,并测试他们的能力,以确定其承受冲击。

  卡里姆说:“这是一个非常好的环保项目,将在汽车、建筑和其他行业得到应用。

  

  休斯顿大学的研究人员正在利用在节肢动物外骨骼中发现的几丁质来制备能够抵御子弹的涂层。

 

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