Wasserabweisende Substanz geben könnte coronavirus kämpfen

Persönliche Schutzausrüstung (PSA) wurde in der Mitte des Kampfes gegen COVID-19. Wie selten zuvor, die unversöhnlich-virus hat gezeigt, medizinische Dienstleister die zentrale Bedeutung der top-line-Geräte.

Mit dieser Krise, die als Kulisse, ein super-liquid-repellent Substanz namens ElastiDry kann schnell in den Markt zu providential Zeit.

PNNL Materialien Wissenschaftler Curtis Larimer und seine co-Arbeitskräfte verbrachte zwei Jahre mit der Erforschung, Erprobung, und die Wiederholung der Prüfungen mögliche Beschichtungen vor der Entwicklung der Formel und der Prozess für die Anwendung. Als Sie Planten, die nicht-toxische Produkt vergießen von Flüssigkeiten mit Leichtigkeit. Aber die Forscher, “ angenehme überraschung, es Tat etwas völlig unerwartetes: es behielt seine Wasser abstoßende Eigenschaften, auch wenn Sie gedehnt. Und jetzt, ElastiDry, ist bereit für den Markt.

Op-Handschuhe sind eine der wichtigsten Anwendungen Larimer und Kollegen vorstellen, die für Ihre superhydrophoben („das Wasser fürchtend“) material. Die Flüssigkeit-abweisend-Leistung erscheint in der Labor konnten verhindern, dass eine Infektion von der Krankenschwester, Arzt, und andere, in einer Gesundheitsversorgung Einstellung. Op-Handschuhe mit ElastiDry könnte bieten zusätzlichen Schutz, health-care-Profis sind gesucht, während die Bewachung Sie sich gegen die hoch ansteckenden virus.

Über 27 Milliarden Einweg-Handschuhe sind weltweit jedes Jahr, vor allem in Krankenhäusern und medizinischen Einstellungen, Zubereitung und service-Industrie für die Chemische Behandlung und in der Forschung im Labor-Einstellungen. Die meisten dieser Handschuhe benutzt, einmal, und nur für einen kurzen Zeitraum vor der Entsorgung.

„Dollar für dollar, es gibt keine bessere, wertvollere, Infektion Kontrolle Gerät, als die Latexhandschuhe,“ sagte Larimer. „Medizinisches Personal mit der Welt interagieren, und den Patienten, und alles mit Ihren Händen. Sie gehen zu Holen, Viren und Bakterien und bewegen Sie Sie mit Ihren Händen. Handschuhe, die speziell Handschuhe modifizierten Schuppen Flüssigkeiten leicht, gehen zu stören, dass die Art der Beförderung.“

Zusätzliche Nutzungsmöglichkeiten für die superhydrophobe Beschichtung

Während ElastiDry Entwicklung, Larimer und Kollegen sahen andere mögliche Anwendungen. ElastiDry könnte angewendet werden auf:

• Tyvek-Anzügen und Kopfbedeckungen, sowie Stiefel oder Schürzen aus Gummi.
• Medizinische Geräte, Wände oder Bettwäsche in einer Gesundheitsversorgung Einstellung.
• Oberflächen, die Kontakt mit Lebensmittel in der Zubereitung von Speisen und service-Industrie.
• Pipetten, Bechergläser, oder Schläuche, die übertragung von Biomaterialien und gefährlichen Chemikalien in der industriellen und wissenschaftlichen Forschung Einstellungen.

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Ein anderes Gesundheits-Krise inspiriert ElastiDry Entwicklung

Oktober 2014 das Ebola-virus wütete, Teile von West-Afrika und eine Handvoll von Fällen berichtet hatte, die in den Vereinigten Staaten. PNNL Beamten nannte eine dringende Sitzung, Wahlwerbung Forscher, die für Ideen zu reagieren, um die oft tödliche Krankheit. Larimer, wer hatte trat dem Labor als post-doc gearbeitet hatte, mit Kollegen zu entwickeln, rutschigen Beschichtungen.

Nach diesem treffen, er stellte sich eine super-slick-op-Handschuh, teilweise inspiriert durch seine Frau, Francisca Larimer.

Francisca hatte, arbeitete jahrelang als examinierte Krankenschwester, bevor Sie ein Aufenthalt-at-home Mutter, Fürsorge für das paar zwei Kinder. Sie war nach Ebola-news-eng, besorgt über die Letalität von Patienten und deren potenzielle Schaden für Ihre Gesundheit-care-Kollegen an der front.

„Ich sagte ihm, es war eine tolle Idee“, erinnert Sie sich. „Ich konnte wirklich sehen, dass die möglichen Vorteile. Ich sagte ihm, „Du musst es machen.'“

Mit seed-Finanzierung von PNNL Office of Technology Deployment and Outreach, Larimer startete das Projekt Ende 2014.

Lesen lotus-Blätter für Hinweise

Wasserabweisend Beispiele in der Natur beeinflusst Larimer, wie die Rückseite der Namib Wüste-Käfer, die Beine des Gerridae Wasser strider und, am wichtigsten, die nanoskalige Struktur der lotus-Blatt. Fasziniert mit der Art und Weise Wassertropfen Perlen an den Blättern, Larimer gekauft, ein lotus-pflanze bei einem lokalen Garten-shop zur Unterstützung im Labor testen.

Er baute seine Wasser abstoßende Idee, die auf früheren Theorien von Wasserabweisung. 1805 Thomas Young untersucht die Beziehung zwischen einer Flüssigkeit und flachen Oberfläche; im Jahr 1936, Thomas Wenzel entwickelten eine Gleichung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen Flüssigkeiten und groben, flachen Oberflächen; und im Jahr 1944, die Forscher A. B. D. Cassie und S. Baxter konzentriert sich auf flüssige Verhalten auf Oberflächen, die rau und hatte Luftspalte.

Larimer war daran interessiert, die Schaffung eines hybrid-Wenzel und Cassie-Baxter-Formeln zu erstellen, ein material, das behielt Sie Ihre superhydrophoben Eigenschaften sogar, wenn Sie gedehnt.

Die richtige Kombination

Erstellen Sie das neue material, Larimer experimentierte mit Mischungen, in denen hydrophobe Kieselsäure, ein mikroskopisches Teilchen abgeleitet aus sand, die eine gemeinsame Zutat in einer Vielzahl von Produkten, einschließlich Farben, Kunststoffe und Beschichtungen.

„Wir testeten Dutzende von verschiedenen Partikel, die im Laufe des Jahres“, sagte Larimer. „Wir getestet für die Partikel-Größe, für mikroskopische Kette Länge, für Oberflächenchemie—für all diese Dinge.“

Silica widerstanden mischen mit Wasser-basierte latex-Emulsionen, jedoch. Stattdessen haben die Forscher wendeten die Kieselsäure zu trocknen latex mit einer high-velocity-sprayer. Sie praktiziert auf einer latex-Handschuh, die Sie im Labor hergestellt—ein Verfahren, Sie haben herausgefunden, beim anschauen eines YouTube-how-to-video.

„Wenn die latex-Handschuh kommt aus einem MwSt, es ist im wesentlichen der film es bis zu Ende gehen wird“, sagte Larimer. „Aber es ist immer noch eine Leinwand, wir malen auf. Die Idee ist, dass genau an diesem Punkt setzen wir an, bombardieren Sie die Oberfläche mit Fasern, einbetten. Und dann lassen wir den ganzen Handschuh trocken, und entfernen Sie es aus der Form.“

Finden die silica-sweet-spot

Eine der zeitraubenden Aufgaben war die Bestimmung der Menge des silica-Fasern verzichtet werden und auf welche Geschwindigkeit.

„Das hat viel Zeit gekostet,“ Larimer sagte. „Wir haben eine Menge von Studien, in denen wir vielfältig, wie viel Zeit warteten wir ab, wenn wir die flüssig-latex, wenn wir die silica-Lösung.“

Anwendung auf die Feuchte Oberfläche war zu früh; fünf Minuten warten, oder mehr, war zu viel Zeit.

„Aber da war diese sweet-spot, in dem ein bis zwei Minuten, nachdem es herausgenommen worden,“ Larimer sagte. „Wir haben herausgefunden, das timing. Und dann haben wir eine Menge von Studien, in denen wir verändert die Konzentration der Teilchen in einem Lösungsmittel.“

Die Forscher waren überrascht zu finden, dass die super-Hydrophobie erhöht, wenn das material gestreckt wurde, das war nicht zu erwarten, und später entdeckt, das erhöht die Wasserabweisende Wirkung resultiert aus einer Veränderung in der Oberfläche der Struktur, wie es gestreckt wird.