미래 군복은 화학, 생물학 작용제를 막는 나노튜브 기반 섬유를 개발하고 있는 에머스트 매사추세츠 대학과 다수의 다른 연구소의 연구팀에 의한 연구에 힘입어 입는 사람의 중요한 새로운 보호층을 제공할 수 있을 것이다.

로렌스 리버모어 국립 연구소 (LLNL)의 팀리더 Francesco Fornasiero와 함께 연구하는 UMass 에머스트 폴리머 과학자 Kenneth Carter와 James Watkins는 미 국방위협감소국에 의해 지원된 13백만 달러 프로젝트의 한 부분으로서 새로운 물질을 제조하기 위한 방법들을 디자인하기 위해 5년 동안 1.8 백만 달러 지원을 최근 약속받았다. 이는 새로운 유니폼이 10년 이내 이 분야에서 배치될 수 있다는 것을 예상하고 있다.

연구원들은 이 섬유가 외부 조절 시스템의 필요없이 환경적인 위협에 대한 반응에 매우 통기성 있는 상태에서 방어까지 가역적으로 스위치할 수 있을 것이다. 이 방어 상태에서, 유니폼 물질은 훌륭한 통기성 수준을 유지하면서 화학적인 위협을 막을 수 있을 것이다. 이 유니폼은 환경에 반응하는 스마트한 이차 피부와 같은 것일 것이다.

에머스트 UMass 폴리머 과학자들은 이 프로젝트로 하이브리드 기능성 물질들을 제공하기 위해 폴리머와 나노입자들을 함께 이용하여 첨가물 주도 조립 공정들에서 전문지식을 차용했다. 멤브레인과 층 제조는 이 대학의 롤-투-롤 나노제조 연구실을 통해 부분적으로 실시될 것이다.

이 새로운 섬유의 가역성은 화학 작용제에 반응하도록 디지인된 기능적인 표면층을 가지고 개선된 수 나노미터 너비의 수직으로 배열된 탄소 나노튜브로 만들어진 기둥들을 가진 높게 통기성이 있는 멤브레인들 때문이라고 에머스트 UMass Watkins가 말했다. 이 위협 반응은 직접적인 화학 작용제 공격들에 의해 촉발될 수 있다. 이 섬유는 오염된 표면층을 나눔으로써 혹은 기둥 입구를 닫음으로써 방어 상태로 스위치할 수 있다.

착용자의 편의와 안전성을 위해, 높은 통기성은 군인들이 오염된 환경에서 임무를 수행할 때 열 변형을 막기 위해 방어복에 중요한 필수 조건이다. 높은 통기성을 제공하기 위해, 새로운 화합 물질은 비슷한 크기의 어떤 다른 구멍들 보다 수백 배 더 빠르게 가스 이동률을 제공하는 탄소 나노튜브 구멍들의 특이한 이동 특성의 장점을 가질 것이다.

이 폴리머 과학자들은 박테리아와 바이러스와 같은 생물학적 에이전트가 10나노미터 크기 정도라고 지적했다. 유니폼상의 멤브레인 구멍들이 약 수 나노미터 너비이기 때문에, 이 멤브레인들은 이런 작용제들을 막을 것이다.

그러나, 겨자 가스와 신경 가스와 같은 화학 작용제는 너무 작아 이런 위협을 막기 위해 반응할 수 있는 멤브레인 구멍들이 필요하다. 다기능성 멤브레인을 개발하기 위해, 연구팀은 화학 위협 반응 기능 그룹들을 가지고 원래의 프로토타입 탄소 나노튜브 멤브레인의 표면을 개선할 계획이다. 이 기능성 그룹들은 출입문 문지기처럼 이 위협을 감지하고 막는다.

또한, 과학자들은 이 섬유가 화학 작용제와 반응을 박리하는 두 번째 분배 반응 계획을 계발할 계획이다. 이 방법에서 이 섬유는 황 겨자 (수포작용제)와 같은 화학작용제, GD와 VX 신경작용제, 포도상구균의 외독소와 같은 독소와 탄저균과 같은 생물학적 포자들을 막을 수 있을 것이다.

에머스터 UMass에서 Carter는 오염 영역들의 박리와 분배에 의한 위협들에 반응하는 실제 피부를 모방하는 것은 이 새로운 첨단 섬유 내 조절된 화학 반응들을 통해 모두 성취된 역동적인 반응 의복을 가능케 할 것이라고 밝혔다.

2차 피부 프로그램에 대한 역동적 다기능성 물질의 과학과 기술 사장인 Tracee Harris는 화학적인 위협 반응 탄소 나노튜브 멤브레인들의 계발은 국방부 CB 요구들에 대한 혁신적인 해법들을 제고하는 신 물질의 가능성에 대한 하나의 훌륭한 예이며, 이 미래 유니폼이 화학, 생물학 작용제들을 가지고 오염된 환경에서 군인들의 임무를 성공적으로 완수하고 장기간 동안 안전하게 군방력을 동원할 수 있을 것이라고 언급했다.

그림 설명: 미래 군복들은 에머스트 매사추세츠 대학과 다른 연구소들의 연구팀들에 의한 연구에 의해 개발되고 있는 통기성이 있고 가역적인 새로운 나노튜브 기반 물질을 향한 새 중요 방어층을 제공할 것이다.