在這個生物恐怖主義陰影籠罩的時代，防止化學戰毒氣侵襲士兵是軍隊首要關注的問題。
科羅拉多州的一組科學家可能剛剛找到了一種解決方案，既能保護部隊安全，又能讓他們感到透氣舒適。
過去，軍事人員有兩種選擇：他們可以佩戴呼吸器，並穿上全套交聯丁基橡膠防護服，或穿上用活性炭強化的服裝。雖然後者可以吸附漂浮在空氣中的任何有害氣溶膠，但它很重——想象一下穿上一件每個口袋都塞滿木炭的衣服——而且碳需要定期更換。至於用橡膠製成的服裝，即冰球和大多數防水服裝中使用的相同材料，它可以阻擋大多數毒劑，但也會將士兵的汗液鎖在裡面——在某些極端情況下，會導致中暑甚至死亡。
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丁基橡膠，一種線性聚合物，“是一種非常好的屏障，”科羅拉多大學博爾德分校的化學家道格拉斯·L·金說，“但它在兩個方面都非常好。”
金與位於科羅拉多州小麥嶺的TDA Research的研究員布萊恩·艾略特一起，領導一個團隊致力於調整丁基橡膠，以提高材料的水分傳輸能力。為了使丁基橡膠達到適合製作防護服的狀態，必須對線性聚合物進行交聯，形成三維網路，金表示，這“使其在化學、機械和熱力學方面更加堅固”。
研究人員將丁基橡膠與液晶混合，液晶可以組織起來形成親水的、1.2奈米寬的孔隙。這些孔洞允許水透過，但會阻擋化學試劑，因為化學試劑要麼太大而無法透過，要麼是疏水的，因此會被孔隙排斥。不幸的是，在用水蒸氣和2-氯乙基乙硫醚（CEES或“半芥子氣”）測試新材料時，金和艾略特發現水蒸氣可以穿過膜，但速度達不到軍方可接受的水平。
因此，該團隊回到繪圖板，使用了一種新的液晶，這種液晶創造的不是孔隙，而是一種由相互連線的三維片層構成的“雙連續立方相”。
“第一個版本只是管道，”金解釋說。“堵塞管道非常容易——你只需要在中間的某個地方堵住它，運輸就會完全停止。”對於第二個版本，“它現在更像是三維交叉的水層。因此，無論水想流入還是流出，你都能輕鬆地運輸。”
果然，當科學家們測試了他們的新材料的四微米厚薄膜的水蒸氣傳輸速率時，其效能是軍方最低可接受速率的四倍，是普通交聯丁基橡膠的300倍。它對CEES的滲透性也降低了約30%，使其在化學試劑防護方面更有效。
金和艾略特現在正致力於使他們改進後的新型丁基橡膠在更薄的厚度下也能同樣有效。他們還認為，他們可能不僅可以將這種材料用於防護服，還可以用作鹽水到汙水等溶液的過濾器。
“我們整個技術的關鍵在於，我們可以採用傳統的商業丁基橡膠，並透過將其與我們的可聚合液晶混合，我們實際上可以在其中製造這些水通道，”金評論道。“根據液晶型別的不同，我們可以控制維度，從一維圓柱體或管狀結構到更有效的三維互連水歧管系統。”