En un trabajo de investigación y desarrollo con el que se pretende proteger a los soldados en el campo de batalla ante ataques con armas biológicas y químicas, un equipo de científicos ha creado un material que permite un alto nivel de transpiración y que al mismo tiempo protege muy eficazmente a la persona contra esas clases de armamento.
Permitir una buena transpiración es un requerimiento crítico para la ropa protectora, a fin de evitar el estrés térmico y el agotamiento cuando el personal militar debe intervenir en misiones en entornos contaminados. Los actuales uniformes militares protectores se basan en una protección muy pesada de barrera completa o en prendas protectoras permeables de adsorción que no pueden satisfacer la demanda esencial y simultánea de una gran comodidad y protección, y que proporcionan una respuesta pasiva en vez de activa ante una amenaza medioambiental.
El equipo de la investigadora Ngoc Bui fabricó membranas poliméricas flexibles con canales de nanotubos de carbono alineados, actuando como poros conductores de humedad. El tamaño de estos poros (menos de 5 nanómetros) es 5 mil veces inferior al grosor de un cabello humano.
Para proporcionar una alta capacidad de transpiración, el nuevo material compuesto aprovecha las propiedades únicas de transporte de los poros de nanotubos de carbono. Al cuantificar la permeabilidad de la membrana para ajustarla con respecto al vapor de agua, el equipo encontró por primera vez que, cuando se emplea un gradiente de concentración como fuerza conductora, los nanocanales de nanotubos de carbono pueden soportar tasas de transporte de gas que superan en más de un orden de magnitud las de una teoría de difusión bien conocida.
Estas membranas también proporcionan protección ante armamento biológico debido al tamaño muy pequeño de sus poros (menos de 5 nanómetros de diámetro). Las bacterias o virus empleados como armas biológicas tienen tamaños mucho mayores, normalmente de más de 10 nanómetros. Las pruebas realizadas han demostrado que las membranas de nanotubos de carbono repelieron el virus del dengue de soluciones acuosas durante ensayos de filtración. Esto confirma que las nuevas membranas proporcionan una protección efectiva para las amenazas biológicas por exclusión de tamaño, en vez evitar meramente la impregnación.
Sin embargo, las moléculas de sustancias de guerra química son mucho más pequeñas y se necesita que los poros de la membrana sean capaces de reaccionar para bloquear la amenaza. Para codificar la membrana con una respuesta inteligente y dinámica ante amenazas químicas de molécula pequeña, los científicos del LLNL y sus colaboradores están modificando la superficie de estas membranas prototipo de nanotubos de carbono con grupos funcionales sensibles a peligros químicos. Estos grupos funcionales notarán y bloquearán la amenaza a modo de guardianes de la entrada del poro.
También se trabaja en un segundo sistema de respuesta, similar a cómo la piel viva se desprende cuando se ve amenazada por agentes externos peligrosos. El tejido se exfoliará ante la reacción con el agente químico.
Los nuevos uniformes con todas estas innovaciones podrían comenzar a utilizarse a gran escala en menos de 10 años.