中和化学武器通常需要庞大而复杂的机械设备,而这些设备可能无法在战场上供士兵使用。为了帮助解决这个问题,加州大学圣迭戈分校的一组科学家,在纳米工程教授Joseph Wang的带领下,创造了一种自驱动微型马达,通过搅拌来帮助分解液体化学武器。
处理化学武器的主要策略之一是将其与水和腐蚀性化合物(如过氧化钠)混合。在美国,这是对旧化学武器库存的处理方式,需要昂贵且笨重的工业设备,以及高浓度的过氧化物。在像叙利亚这样陷入内战的国家处理化学武器时,建立必要的中和设备会构成挑战。
这种马达提供了一个更简单的选择。马达围绕着内部的铂催化层构建,是一个带外层聚合物层的锥形微管。在实验中,科学家们将微型马达与过氧化氢和一种活化剂混合,然后将溶液加入有机磷酸酯类农药(它们在化学性质上与有机磷酸酯类神经毒剂相似)。在那里,过氧化氢被氧化,产生氧气气泡,气泡通过微管的宽口逸出,从而驱动马达前进。
微型马达的运动和气泡都有助于将过氧化氢中和剂搅拌到化学武器中,与以往的方法相比,处理时间更短,过氧化氢用量也更少。Wang和他的团队发现,0.5盎司农药中含有150万个微型马达,其效果与每分钟200转的机械搅拌器相当。
研究人员表示,他们的技术可用于加速一般化学反应,尤其适用于通常过小而无法进行传统机械搅拌的微反应器。这项由美国国防威胁降低局资助的研究发表在《Angewandte Chemie》杂志上。