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布朗大学:石墨烯衬里可防蚊虫

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  纳米石墨烯材料在太阳能电池等领域因其特性受到广泛关注。科研人员正努力探索石墨烯材料更广泛的用途。近日,布朗大学的研究人员研究发现纳米石墨烯材料一定程度上可以防止蚊虫叮咬!


  多层石墨烯可以提供“双层防御”。首先,超薄且坚韧的材料形成第一道防线,有效阻止蚊子口器叮咬人体;其次,石墨烯材料可以有效的屏蔽蚊子感知人体所必需的化学信号,从而降低它们的叮咬行为。研究人员表示,实验表明石墨烯衬里的衣服可以形成防蚊屏障。相关研究结果已发表在美国国家科学院院刊。


  该论文的主要作者布朗大学工程学院教授罗伯特·赫特(译)表示:“长久以来蚊子都是各种疾病传播的载体,人们对如何使用非化学的方法防止蚊虫叮咬充满了兴趣。我们一直在研究石墨烯作为有毒化学品保护的织物,最近我们开始考虑石墨烯织物更多的可能性。我们认为石墨烯也可以在防蚊虫叮咬方面作出贡献。”


  为了验证这个想法,研究人员招募了一批愿意参加蚊虫叮咬实验的志愿者。实验所用的蚊虫是人工培育的无疾病源的实验体,在试验过程中,志愿者需要将手臂放置在充满蚊虫的保护体中,这样可以保证只有一小块皮肤可供蚊虫叮咬。


  通过比较志愿者不同织物(裸露、普通织物和氧化石墨烯(GO)薄膜)覆盖的裸露皮肤上的蚊虫叮咬次数,研究人员发现石墨烯是一种可靠的叮咬威慑物。被干燥GO薄膜覆盖的皮肤比裸露和普通织物覆盖的皮肤相比更难被叮咬,更惊奇的是在蚊子在石墨烯薄膜上的行为也发生了改变!


  “有了石墨烯,蚊子甚至不会落在皮肤上,它们似乎根本不在乎”布朗大学的博士生、该研究的第一作者辛蒂亚·卡斯提略(CintiaCastillho)说。“我们本以为石墨烯是一种物理屏障,可以通过抗穿刺作用阻止蚊子叮咬,但当我们看到这些实验时,我们开始认为石墨烯也是一种化学屏障,可以阻止蚊子感知到有人在那里。”


  为了证实化学屏障的想法,研究人员在石墨烯屏障外涂抹了一些人体汗液。在石墨烯的另一边有化学标记,蚊子聚集在这片区域,就像它们聚集在裸露的皮肤上一样。


  干燥的防叮咬GO薄膜?BrownUniversity


  其他实验表明,GO也可以提供一定程度抗穿刺性。使用细针代表蚊子口器,以及咬合过程的计算机模拟,研究人员表明,蚊子根本无法产生足够的力来刺穿GO。但这仅适用于GO干燥时。模拟发现当GO饱和水时,GO很容易被穿刺。当然,实验表明蚊子可以通过潮湿的GO咬人。然而,另一种形式的具有降低的氧含量的GO(称为rGO)显示出在湿润和干燥时都提供咬合屏障。


  赫特表示,研究的下一步将是找到一种稳定的方法,这样在潮湿的时候就会变得更硬。因为在可穿戴技术方面,GO比rGO有明显的优势。


  “GO是透气的,这意味着你可以通过它出汗,而rGO不是”赫特说。“所以我们这项技术的首选实施方案是找到一种方法来稳定GO的机械性能,以便在潮湿时保持强劲。下一步将为我们提供透气性和防叮咬保护。”


  研究表明,适当设计的石墨烯衬里可用于制作防蚊服。该研究的其他合著者是DongLi,MuchunLiu,YueLiu和HuajianGao。该研究由美国国家科学基金会(CMMI-1634492)资助。


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