KR20040088532A - 다기능 보호 재료 및 그 이용 방법 - Google Patents

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KR20040088532A
KR20040088532A KR10-2004-7013198A KR20047013198A KR20040088532A KR 20040088532 A KR20040088532 A KR 20040088532A KR 20047013198 A KR20047013198 A KR 20047013198A KR 20040088532 A KR20040088532 A KR 20040088532A
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엑스텔홀리씨
하틀리스콧엠
살라반티로버트에이
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젠텍스 코오포레이숀
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Abstract

화학적 불순물을 흡착하기 위한 활성화된 탄소 흡착제를 가진 반응성과 흡착성 있는 보호 재료는, 그 보호 재료내의 나노 입자 독립체가 상기 활성화된 탄소흡착제의 표면과 위에 로딩되고, 또한 공기에 있는 화학 그리고 생물 약풀에 대한 보호를 제공하기 위하여 화학적 그리고 생물적 특징을 활성화된 탄소에 나누어준다. 유리하게, 동시에 사용된 기부 탄소나 로딩된 나노 입자 독립체의 흡착/반응 능력과 효율성을 감소시키지 않으면서, 뛰어난 반응성과 흡착성 있는 재료가 화학 물질, 특히 혈액 작용체, 을 중화시키는 능력을 가지도록 제공된다.

Description

다기능 보호 재료 및 그 이용 방법{MULTI-FUNCTIONAL PROTECTIVE MATERIALS AND METHODS FOR USE}
A) 화학작용체
화학전의 작용체는 오랜 세월 동안 존재해왔고, 일반적으로 다음의 3가지 그룹으로 분류되어 진다. 1)발포성/피부를 통하는 작용체, 2)신경 작용체, 3)혈액 작용체
1) 발포성/피부를 통하는 작용체는 피부 그리고/또는 흡입 경로를 포함하는 인간의 신체의 외부나 내부의 점액질의 막조직을 공격한다. 결과적으로 생기는 발포화와 궤양형성은 매우 쇠약하게 하며, 치명적일 수 있다. 이러한 분류의 전형적인 것은 액상이나 가스 또는 분무기안에 들어있는 형태로 존재하는 겨자 가스(HD작용체이라고 라벨이 붙여진 것)이다.
이러한 작용체들은 활성화된 탄소에 의해 쉽게 흡수된다고 일찍이 알려져 왔는데, 이 활성화된 탄소는 깡통 안에 담겨 있거나, 여러 가지 다양한 직물의 기부에 고정되어 있을 때, 쉽게 그러한 작용체들을 흡수하고 상처를 입기 쉬운 신체 부위로부터 그것들을 멀리 떨어뜨려 놓아 사람을 보호하는 능력을 제공한다. 활성화된 탄소는 파우더, 미립, 마른 현탁물, 섬유소, 구형의 비드등으로 만들어지고 존재한다. 그리고 코코넛 껍질, 나무, 피치 및 유기 수지들과 같은 유기적 전비드에서 실행한 다양한 과정으로부터 얻을 수 있다.
각각의 과정은 독특하나 다음에 단계들을 고찰하여 한정될 수 있다. (a)유기 전비드 재료를 적당한 내부 표면적(대략 탄소의 그램당 수백 제곱미터 또는 표면적 분의 수십의 비율)의 탄소로 탄화하는 과정. 그리고 나서 (b)이 탄소를 활성화시켜서 수백에서 수천 그램밀리 분의 제곱미터 표면적의 탄소를 생성할수 있다. 그러한 활성화된 탄소는 강한 흡착능력을 가지고 있다. 재료가 어떤 것을 흡착할 때, 이것은 화학적 흡착에 의해 부착하는 것을 의미한다. 활성화된 탄소의 거대한 표면적은 셀 수없이 많은 부착 장소를 준다. 어떤 화학재료가 탄소표면 옆을 지나갈 때, 그것들은 표면에 달라붙고 갇히게 된다.
탄소 재료는 유용한 형태를 얻기 위하여 운반 기부 내에 또는 위에 고정되어야만 한다. 그러한 고정은 가능한 한 작은 유용한 표면적이 고정과정에 의해 흐려지게 되도록 부착이나 갇힘 또는 몇 가지 다른 형태의 운반체에 탄소를 고정시키는 방법에 의해 충분하게 신속히 이루어진다.
2)신경 작용체는 HD처럼, 가스나 액체 혹은 분무기나 다른 용기에 넣어져 존재하는 다양한 화합물이다. 그것들은 인간의 몸을 공격하고 신경계에 필수적인 효소들을 불활성화시킴으로 기능하여 신경계를 방해하고, 죽음이나 심각한 상해를 야기시킨다. 그것들은 모두 피부를 통하여서 그리고 흡입 경로를 통하여 원칙적으로 작용하고, 작은 양으로도 매우 독성이 강하다. 그러한 종류의 전형적인 것은 사린(Sarin)과 소만(Soman)이고, 종종 G 작용체(GB 및 GD)로 언급된다. 그들은 또한 위에서 논의된 것과 같은 탄소 소스와 과정 및 고정 과정을 거친 높은 표면적의 탄소에 의해 효율적으로 흡수된다.
3)혈액 작용체는 흡입될 때, 폐를 경유하여 혈액에 녹고, 보통은 강한 루이스 배이스로 알려진 종류의 강력한 결합에 의해 헤모글로빈의 일부분에 의해 운반되는 산소를 대체하여, 질식을 야기시킨다. 그러한 작용체는 하이드로겐 시아나이드(HCN), 카본 모노사이드 (CO), 포스젠(COCl2) 그리고 다른것들을 포함한다. 그 혈액 작용체는 위에서 말한 활성화된 탄소에 의해 최소로 본질적으로 알아볼 수 없게 흡착된다. 이것은 혈액 작용체가 매우 작은 분자 무게를 가지고 있어, 보통의 온도에서 그들의 도산능이 활성화된 탄소가 제공할 수 있는 어떠한 표면 결합력을 초과하기 때문이다. 실제로, 비록 활성화된 탄소가 클로린과 같은 성분뿐만 아니라 탄소를 베이스로 한 불순물(유기 화학적 작용체)을 잡는데 유용하다고 하지만, 많은 다른 화학적 작용체들(나트륨, 질산염 등)은 전혀 탄소에게 이끌리지 않는다. 그렇기 때문에 흡착되지 않고 통과해 버린다. 그래서, 활성화된 탄소 필터는 다른 것들은 무시하면서 단지 어떤 불순물만을 제거할 것이다
피부를 통하는 것, 흡입경로를 통하는 것, 혈액 작용체 또는 이러한 것들의동시적인 결합일수 있는 논쟁적인 몇 가지 화학적 작용체가 있음을 주목해야 한다. 그러나, 여기에서 언급된 목적을 위해서는, 그러한 종류들은 조작상으로 위에서 인용된 취급 방법들의 하나나 그 이상으로 될 것이다.
B) 생물학적 작용체
생물전의 작용체는 박테리아, 바이러스, 곰팡이 및 포자(포자들 중의 일부 종은 그들 자체의 휴면 종자 또는 유전학적 원종으로서 생성하는)를 포함한다. 생물학적 작용체와 화학 작용체와의 주요한 차이점은 크기이다; 생물학적 작용체는 더 크며, 전형적으로 1 내지 수십 마이크론이며(1 마이크론=1마이크로미터= 1 m = 1 x 10-6meter), 그들의 응집된 군체(콜로니)의 경우 그 수배의 마이크론으로까지 된다. 그래서, 생물학적 작용체는 전형적으로 화학적 작용체 종류보다 적어도 약 수천배가 더 크다.
모든 생물학적 작용체는 그들의 중요한 구성물 주위에 스스로 가지고 있는 보호하는 색(sack)을 형성하기 위한 막성 코팅물을 가지고 있다. 이러한 코팅물은 모두 신축성 있는 막이며, 그것을 파열시키는 과정은 소산(lysis)이라고 불리며, 생물학적 작용체로써 그 독립체의 죽음으로 정의된다. 그 막내의 내용물이나 살아있는 생물체의 노폐물은 독소를 만들 수 있는데, 그 독소는 생물학적 작용체가 아니고 대신 분자 크기가 크지만 엄밀히는 분자 크기 범주에 속하는 화학적 작용체이다.
생물 보호의 효율적인 방법은 침투가 불가능한 배리어(barrier)나, 생물의 그리고 심지어 화학의 독립체조차 통과하지 못하는 "배기"("baggie")로 사람을 덮는 것이다. 그러나, 인간의 삶의 호흡, 표준 작업량의 컨디션 하의 신체 중심 온도가 받아들일 수 없을 정도의 높게 되지 않도록 유지하는 등의 필수조건 때문에 이러한 해결방법은 비이상적이 된다. 대안적으로, 활성화된 탄소의 흡수공은 그들의 크기 때문에 생물학적 작용체를 흡착할 수 없고; 그들은 재빨리 탄소 입자의 바깥 흡수공을 막고 더 이상의 흡착 능력을 없게 만든다. 생물학적 침입자에게 화학 독립체를 방출하거나 화학적 작용체 및/또는 기계적인 접촉을 통해 작용체의 소산을 유발시키는 살균성의 재료의 사용이 생물학적 작용체에 대한 보호를 제공하는 하나의 가능한 방법이다. 그러한 살균성의 재료는 나노 입자체라고 알려진 것의 형태를 포함하는데, 거기에는 그것의 원자와 이온의 상당한 부분이 입자의 표면에 있다. 그러한 표면 독립체는 유기 화학 독립체와 생물 독립체에 대해 매우 반응성이 뛰어나고, 또한 고르지 않은 가장자리를 가진 매우 작은 것이다; 그리고 이 두개의 특징은 생물학적 작용체의 바람직한 소산을 유발하는 것에 도움을 준다.
군사 및 민간 EMS 적용 보호 시스템을 위한 살균 요소를 제공하는 다년간의 필요를 만족시키기 위해, 과학자들은 금속을 베이스로한 나노 입자를 개발하고 있다. 미국 특허 제6,057,488호는 분말로서 분산되거나 시험관 내에서 오염물과 결합될 때의 금속 산화 나노 입자의 효과적인 살균성을 개시한다. 나노 입자의 고유한 물리적 성질과 크기로 인해, 지금까지 보호 시스템에 유연하게 일체로 되고 종래의 흡착제와 결합될 수 있는 실체적 형태로 나노 입자를 분리 및 고정하는 것은 불가능하였다.
따라서, 더 효율적으로 불순물을 흡착하기 위해 흡착 특징을 개선하고, 또한 동시에 생물학적 작용체의 파괴 뿐만 아니라 화학적 작용체의 흡착과 중화를 위한 반응 특징 및 살균 특징을 가지는, 그것의 사용과 제작 과정에서 쉽게 다룰 수 있는 형태의 재료의 존재가 필요하다.
본 발명은 일반적으로 보호 재료와 관련 있고, 특히 화학적 작용체와 생물학적 작용체로부터의 다기능 보호를 제공하기 위한 반응성과 흡착성 있는 재료 및 그러한 재료를 제공하고 사용하는 방법과 관련되어 있다.
도 1.은 처리되지 않은 탄소 비드의 대표적 SEM 현미경 사진.
도2 는 본 발명의 특징에 따른 1% 산화마그네슘 입자가 로딩된 탄소 비드의 대표적 SEM 현미경 사진
본 발명은 화학적 그리고/또는 생물적 작용체로부터 보호를 제공하는 반응성과 흡착성있는 재료 및 그러한 재료를 제공하는 방법과 관련되어 있다. 유리하게는, 본 발명은 혈액 작용체 뿐만 아니라 해로운 화학적 작용체의 능률적이고 효과적인 흡착과 중화를 제공한다.
본 발명의 일태양에서, 반응성과 흡착성 있는 보호 재료는 화학적 불순물을 흡착하는 흡착 특징을 갖는 활성화된 탄소 비드, 및 또한 활성화된 탄소에 화학적 반응 및 살균 특징을 나누어 주기 위해 상기 활성화된 탄소에 로딩되는 나노 입자 독립체 을 포함한다.
다른 태양에서, 반응성과 흡착성 있는 다기능 보호 물질을 생산하는 방법은, 활성화된 탄소를 제공하는 단계, 상기 활성화된 탄소가 화학적 불순물을 흡착하기 위한 흡착 특징을 가지면서 또한 그들과 접촉하고 있는 화학 및 생물학적 작용체에 대한 보호를 제공하기 위한 활성화된 탄소에 화학적 반응 및 살균 특징을 나누어 주기 위해, 상기 활성화된 탄소의 표면내에나 위에 나노 입자 독립체를 로딩하는 단계를 포함하도록 제공된다.
유리하게, 본 발명은 여전히 파우더의 효율적은 표면적은 유지하면서, 가루로 된 반응성과 흡착성 또는 보호성 있는 재료를 다루기 쉬운 형태로 바꾸는 과정을 제공한다. 본 발명은 활성화된 탄소의 빠른 흡착 운동성을 반응성 있는 나노 입자 기술의 파괴적이고 흡착적인 특성과 결합하여, 화학적 보호뿐만 아니라 생물적 보호도 또한 제공하는 반응성과 흡착성 있는 보호 미립자를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 태양, 특징 및 이점은 첨부되는 도면과 연결하여 판독되는, 바람직한 실시예들의 하기 상세한 설명으로부터 기재되거나 명백해질 것이다.
여기에 사용된, "활성화된 탄소 흡착제"란 용어는 보호 받고자 하는 출원에서 유용한 활성화된 탄소의 임의의 적당한 형태를 일컫는 것이다. . 제한없는 예에 의해서, 활성화된 탄소 흡착제들은 비드(beads), 펠렛(pellets), 파우더(powders), 미립(granules), 결정(grains), 정제(tablets), 미립자(particulates), 섬유(fibers), 마른 현탁액(dried slurries)의 형태를 취할 수 있다. 실용성이 알려진 특별한 예는 매우 란등한 구형의 모양을 갖는 비드이다. 그러한 비드는 롬과 하스 또는 쿠레하로부터 얻을 수 있다. 매우 높은 표면적 (예를 들면, ~1500 m2/gm)과 굳기(예를 들면 , 선행기술인 롬 과 하스 와 쿠레하 비드 보다 약 2배 내지 10 배 더 굳은)를 가진 활성화된 탄소를 포함하는 비드(카보 텍스 비드)는 본 발명의 특징에 따라 또한 사용된다. 카보 텍스 활성화된 비드를 제작하기 위하여 사용되는 재료들과 방법들은, 공개된 미국 특허 출원 번호 2002-0028333, 2001년 3월 8일에기에벨하우센에 의해 출원된 제목 “미세구조를 가진 높은 효율의 구형 흡착제"와, 미국 특허출원 번호6,376,404, 2000년 3월 15일에 기에벨하우센에 의해 출원된 제목 "높은 효율의 형체화된 흡착제의 생산 공정"과, 미국 특허출원 번호 6,316,378, 2000년 3월 15일에 기에벨하우센에 의해 출원된 제목 "형체화된 활성화된 탄소의 생산 공정"에 묘사되어 있고, 참고용으로 여기에 상세한 설명이 결합되어 있다.
본 발명에 따라 사용되정 활성화된 탄소를 제작하기 위하여 바람직하게 사용되는 재료들은 적어도 6시간의 과성화 시간동안 수증기 활성에 의해 중합체 수지로부터 제작된 구형의 효율이 높은 흡착제를 바람직하게 포함하고 있음을 주의해야 한다. 이러한 흡착제들은 약 0Å에서 약40Å의 범위의 흡수공 직경과 대략 적어도 0.6 cm3/g의 미세흡수공 부피의 명백한 미세 구조를 가지고 있다. 가스와 증기를 위한 흡착 능력에서의 상당한 증가는 2대1까지의 매우 유리한 비율의 무게능력 대 부피능력의 비율에 의해 또한 나타내어질 수 있는가에 의해 성취된다. 미세구조를 가진 구형의 효율성이 높은 흡착제는 많은 목적을 위해 사용되어질 수 있다. 특히, 화학전 작용체나 독가스와 증기의 흡착을 위한 직물이나, 냉각 용매인 메탄올과의 결합으로 설비를 냉각시키는 흡착, 그리고 자동차 필터와 생물학적 필터에서 사용된다.
본 발명에 따라 바람직하게 사용되는 카보 테스 비드로 언급되는 구형의 높은 효율의 비드는, 다음의 4가지 실시예에 의하여 더 자세하게 설명되어 진다.
실시예 1
먼저, 독일 레버쿠센에 소재하는 바이엘사가 Lewatit 1431이라는 상품명으로 판매하는 다음의 상술된 특성을 가진 탄소화된 구형의 양이온 교환 중합체 수지의 3킬로그램을 시작 재료로서 선택한다.:
물 함량: 1.1%
휘발성 성분: 1.5%
회분 함량: 2.4%
고정된 탄소: 96.1%
황 함량: 15.0%
과립:
>1.25 mm 0.2%
1.25 mm-1.0 mm 5.1%
1.0 mm-0.8 mm 36.4%
0.8 mm-0.5 mm 56.1%
<0.5 mm 2.2%
이러한 겔타입의 수지 비드는 간접적으로 가열되는 회전 화로에서 불활성 기체 흐름에 의해 7시간동안 불연속적으로 활성화 되고, 그 생산품은 화로 회전당 8번 순환되고, 0.1 밀리미터 물기둥의 파이프 가스 측의 낮은 압력에서 시간당 0.75킬로그램의 수증기가 추가되고, 개략적인 열화로의 길이에 대하여, 생산온도는 920℃이다.
시간당 0.75킬로그램의 수증기 특성은 다음과 같은 활성화 화로로 계량된다.
0.11kg/hr 화로길이의 17%를 넘는 수증기
0.15kg/hr 화로길이의 43%를 넘는 수증기
0.23kg/hr 화로길이의 54%를 넘는 수증기
0.25kg/hr 화로길이의 65%를 넘는 수증기
0.11kg/hr 화로길이의 83%를 넘는 수증기
화로길이는 비드의 입력 측으로부터 측정된다. 그리고 나서 생산된 높은 효율의 흡착제는 냉각되고 0.315밀리미터와 0.8밀리미터 사이 크기의 결정 분류로 구분된다.
본 발명에서 사용되는 구형의 높은 효율의 흡착제는 다음의 흡수공 분포에 의해 특성지워지는 미세구조를 가진다.
흡수공 직경 (in ÅAngstrom) 흡수공 부피 (in cm2/g) 전체 미세 흡수공 부피의 흡수공 부피 함량(in %)
40-20 0.031 5.0
20-10 0.114 18.7
10-8 0.09 14.8
8-5 0.249 40.8
5-0 0.0126 20.7
측정할 수 있는 먼지 함량, 즉, 0.04 밀리미터보다 작은 결정은 1%보다 적다. 남아있는 결정-크기 분포는 다음과 같다.:
0.7-0.63 mm 0.2%
0.63-0.5 mm 12.3%
0.5-0.4 mm 78.2%
0.4-0.315 mm 9.3%
본 발명에서 사용되는 구형의 효율성이 높은 흡착제는 활성화된 탄소에 특이한 다음의 특성 매개변수에 의해 특성지워진다.:
고정된 무게: 585 g/l
회분 1.9%
요오드 등급 1388 mg/g
메틸렌블루 28 ml
BET 표면 1409 m2/g
깨지는 힘 100%
역학 경도 100%
마모력 100%
재생 손실 1.5%
(10번의 재생 사이클 후)
그리고 나서, 본 발명에 따른 상기 구형의 효율성이 높은 흡착제의 500그램은 직물에 적용된다. 그래서 패킹(포장) 밀도가 단층 커버와 함께 높게 된다. 사용된 효율성이 높은 흡착제의 능률이 공식에 따라서 흡착 속도 상수에 의해 특성지워진 테스트 물질(화학전 작용체를 위한 인용 재료)과의 비교에서 측정된다.:
λ= 2.3..lg c0/cta-1
a = 흡착제 샘플의 무게
ct= 흡착 시간후에 테스트 물질의 농도
co= 테스트 물질의 초기 농도
lg = 대수
인용 생산물과의 비교한 측정 결과는 테이블 1에 주어졌다.:
생산물 흡착 속도 상수 λ
PAX 500 3.2
HK 44 2.3
Ambersorb 572 2.1
PAK 500: 미세구조를 가진 구형의 효율성이 높은 흡착제의 샘플
HK 44: 숯 배지에서 활성화된 탄소
Ambersorb 572: 미국, 롬과 하스의 열분해된 이온교환 수지
실시예 2
생물학 필터의 장치를 위한 구형의 효율성이 높은 흡착제의 적합성은 실험실의 생물반응기에서 테스트된다. 이것을 위하여, 실시예 1에서 주어진 것 같은생산물은 반응실에서 가득 채워지고, 배지 물질 그램당 세포수가 3.7 x 109에까지 미생물이 고정된다. 그리고 나서 세제곱 미터 당 500 밀리 그램의 톨루엔 농도를 가진 습기있는 배출 공기의 시간당 201가 고정된 높은 효율성을 가진 흡착제 위로 운반된다. 얻은 붕괴력과 90%의 효율을 가지고 채워진 반응실은 표 4에 나타내었다.
생산물 붕괴력(in g/m3·h) 90%의효율에서 채운 반응실(in g/m3·h)
PAK 500 12.4 39.6
WS IV 100.6 21.3
C 40/3 74.5 14.5
PAK 500: 미세구조를 가진 구형의 효율성이 높은 흡착제의 샘플
WS IV: 벨기에, 쳄바이론의 숯 베이스에서 형성된 활성화된 탄소(4밀리미터)
C 40/3: 독일, 카보텍스 발명에 따라 역청질의 석탄 베이스에서 형성된 활성화된 탄소(3밀리미터)
본 발명에 따른 활성화된 탄소 비드는 바람직하게, 전자기적으로 도움을 받은 충격 과정(MAIC) 을 거쳐 반응성 있는 나노 입자와 결합하여 다기능 나노 입자를 형성한다. 본 발명의 일태양에 따른 반응성-흡착성 있는 다기능 보호 미립자는 유리하게 그 사용과 제조 과정을 다루기 쉬운 형태로 화학적 이고 생물학적으로 보호 능력을 가지고 있다.
반응성 있는 나노 입자는 맨하튼의 나노스케일 머터리얼 이란 회사에 의해공급된다. 나노 입자는 유리하게, 동시에 근처의 활성화된 탄소를 오염시키는 산화 작용체나 어떠한 다른 작용체를 발산시키지 않으면서, 미생물의 폐기물/노폐물과 반응하는 능력을 가진다. 그러나, 나노 입자는 너무 작아서 그렇게 다룰 수 없다. 효율적인 처리를 위하여, 나노 입자는 바람직하게 팝콘 볼 스타일로 더 큰 집단으로 응집되어, 조성물 원자/이온의 부피율에 그들의 표면을 보전하고, 제조 공정 동안 취급을 용이하게 하도록 하여왔다.
나노 미립자의 본성 때문에, 예를 들어, 본 발명에 따른 다기능 미립자는 또한 비드의 반응 및 흡착 특성에 불리하게 영향을 미치지 않고, 효율적인 생물적 보호를 제공하는 능력을 가지고 있다. 특히, 다기능 나노 미립자는 나노 입자가 주입된 근처의 활성화된 탄소를 오염시키는 산화 작용체나 어떠한 다른 작용체를 발산시키지 않으면서, 동시에 미생물의 폐기물/노폐물과 반응하는 능력을 가진 나노 입자를 포함한다.
MAIC과정은 반응성과 흡착성이 더 작은 나노 입자를 활성화된 탄소 비드의 표면에 주입시킨다. 특히, MAIC는 전자기적으로 유도된 밀착 과정과 동시에 체로 거르는 과정을 결합한 것인데, 이로써 나노 입자의 응집된 독립체를 탄소 비드의 표면에 주입시킬 수 있고, 그 탄소 비드는 입자 이온들과 입자에 근접해 있는 탄소 비드의 표면/흡수공 원자 사이의 반데르발스의 힘과 나노 입자가 탄소 비드에 국소 적으로 주입되어 있는 것으로 인해 적당한 자리에 위치해 있게 된다.
MAIC과정은 영구적으로 비드의 표면에 나노 입자를 주입시키는데, 이로써 독특한 다기능 미립자를 만들어 낸다. 그래서, 이는 유리하게, 활성화된 탄소의 빠른 흡착 운동성을 반응성 있는 나노 입자 기술의 파괴적이고 흡착성 있으며 살균성 있는 특성과 결합하여 반응성과 흡착성 있는 미립자가 생성된다. 그렇기 때문에, 결과적으로 생성되는 비드는 적어도 두개의 별개의, 그러나 상조적인 능력을 갖는 잡종물이 된다.
예를 들면, 비드는 투과성의 섬유, 그물 모양의 발포제, 및 여과 배지에 넣을 수 있다. 본 발명에 따른 반응성과 흡착성 있는 비드를 도입한 직물은 생물전의 작용체 또는 바이러스, 박테리아, 포자체의 박테리아, 곰팡이 또는 원생 생물과 같은 전염성의 미생물로부터의 보호를 제공할 수 있다. 뛰어난 반응성과 흡착성을 가진 비드는 구식 화학전의 작용체로부터 병사를 보호하기 위해 사용되던 종래의 직물에 있는 활성화된 탄소를 대체할 수 있다.
나노 입자의 화학적 성질은 본질적으로 몇 개의 발생된 형태에서(예를 들어, 산화마그네슘) 불용성인 반면, 불용성 보호 코팅 되어서 반응성을 잃지 않은 다른 형태는 본 발명에 따른 다기능 미립자를 생성하는데 사용될 수 있다. 나노 입자의 추가적인 형태는 예를 들어, 나노스케일 머터리얼사에 의해 만들어진 나노 입자성 산화 칼슘, 산화 티타늄, 또는 다른 비유기적 종류를 포함한다.
하나의 예에서, 무게의 0.5, 1.0그리고2.0%의 농도의 산화 마그네슘 나노 입자들이 암버소브 R-1500 탄소 비드에 올려진다.(롬과 하스 제공). 상대적인 목적을 위해, 그리고 대조군으로써의 사용을 위해, 암버소브 탄소가 MAIC 시스템에서 나노 입자들의 첨가 없이 공정되었다. 그 처리된 샘플들을 눈으로 관찰해 보면 암버소브 탄소에 산화마그네슘이 잘 부착되고 분포되어 있는 것을 알수 있다. 도 1은 처리되지 않은 암버소브 비드의 대표적인 SEM 현미경사진을 나타낸 것이다. 도 2는 본 발명의 태양에 따른 1% 산화 마그네슘 나노 입자들이 올려진 암버소브 비드의 대표적인 SEM 현미경 사진을 나타낸 것이다. 도 2에 나타난 결과적인 처리된 입자는 부분적으로 주입되고 일부분 드러난, 표면에 "건포도"가 있는 구형의 "쿠키"의 외형을 가지고 있다.
MAIC 과정은 카보텍스 활성화된 탄소 비드 뿐만 아니라, 쿠레하 브랜드와 암버소브 브랜드에 나노 입자를 로딩하는데 사용될 수 있음을 주목해야 한다. 바람직한 실시예에서, MAIC처리과정은 젠텍스 활성화된 탄소 비드를 처리하는데 사용되고, 그 결과적인 비드는, 유리하게 처리를 용이하게 하는 효율적인 형태이며, 특성을 나누어 받은 나노 입자성 독립체 때문에, 화학적인 반응성과 살균성의 특징 뿐만 아니라 탄소의 초흡착성의 결합된 특성을 자랑한다. 그렇지 않으면, 실제로, 나노 입자는 그 단독으로는 다루기가 어렵다. 그러한 바람직한 특성으로 인해, 유리하게, 종전 사용된 선구체 이온 교환 수지 비드의 차원의 크기에 기초하여 조절할 수 있는 거시적인 차원(예를 들면, 약 0.4밀리미터의 직경)의 하나의 구형의 독립체를 얻을 수 있다.
살균적으로 반응성 있고 화학적으로 흡착성 있는 보호와 함께, 혈액 작용체 중화를 위한 바람직한 실시예에서, 탄소 카보텍스 비드는 처음 웨틀러라이징되고, 그리고 나서 나노 입자를 로딩하도록 공정된다. 더 바람직한 탄소 비드를 사용할 때, 그러한 처리는 탄소의 초흡수성의 특성-혈액 작용체에 대한 금속 이온의 끌림과 같은 화학적 성질-및 화학적 반응성과 살균성 있는 나노 입자의 독립체(보통의 경우에 단독으로 다루기가 힘들었으나, 지금은 탄소 비드 운반체에 지지되는)를 거시적인 차원의 하나의 구형 독립체(예를 들면, 약 0.4밀리미터의 직경, 그러나 사용할 임의의 선구체 이온교환 수지 비드의 차원 의 선택에 따라 임의적으로 조정이 가능한)로 결합할 수 있다. 나노 입자는 활성화된 탄소의 임의의 형태나 모양의 안이나 위에 로딩될 수 있음을 주목해야 한다. 발명의 이러한 태양에 따른 실시예는 현재 함께 출원중인 미국 특허 출원, 제목 "반응성과 흡착성 있는 보호 재료 및 그 제조 방법"으로 동시에 출원중인 미국 특허 출원 번호_ _/_ _ _,_ _ _이고,대리인 관리 번호가 101-46A -탄소 비드와 금속 이온에 나타나 있다. 이 동시 출원된 출원의 상세한 설명이 여기에 참고용으로 결합되어 있다. 그 실시예에서, 활성화된 탄소 흡착제는 금속 이온으로 로딩되어 있다. 그러한 생산물은 또한 본 발명에 따른 보호 나노 입자로 처리될 수 있다. 이 출원에 사용된,"로디드"라는 용어는 살포 과정이나 주입 과정이나 금속 이온을 활성화된 탄소 흡착제에 놓는 웨틀러라이징 과정을 의미한다.
유리하게, 본 발명은 전체적으로 여전히 파우더의 효율적인 표면적은 유지하면서 파우더로 된 반응성과 흡착성 있는 보호 재료를 다루기 쉬운 형태로 바꾸는 공정을 제공한다. 본 발명은 활성화된 탄소의 빠른 흡착 운동성을 반응성 있는 나노 입자 기술의 파괴적이고 흡착적인 특성과 결합하여, 화학적 보호뿐만 아니라 생물적 보호도 또한 제공하는 반응성과 흡착성 있는 보호 미립자를 포함한다. 이런 다기능 비드는 우리가 과거에 탄소 비드를 다루었던 것처럼 다룰 수 있고, 구식의선택된 접착제를 사용하는 것이나, 뜨거운 용해 공정등을 거쳐 직물, 그물, 섬유에 부착시켜, 화학/혈액/생물적 특징을 롤형태의 제품이나 그물 베드 형태에 준 엷은 조각(laminates)을 만들 수 있다. 실제로, 본 발명의 특징에 따른 다기능 비드는 투과성의 섬유, 그물 모양의 발포제, 여과 배지에 도입될 수 있으나, 이것에 한정되는 것은 아니다.
사용된 활성화된 탄소 기부는, 그의 조성이나 본질과는 관계없이, 반드시 구형일 필요는 없지만, 충분한 경도를 가짐이 바람직하고, MAIC과정에서 사용되기 위하여 적당한 크기여야 함을 주의해야 한다.
덧붙여, 탄소 표면에 나노 입자를 로딩하는 것이나 농도는, 미립자의 추가량을 증가하거나 감소하기 위하여 조절할 수 있다. 한 번 탄소에 주입된 반응성과 흡착성 있는 나노 미립자는 영구히 결합되어 있다.
. 나노 입자는 결과적으로 높은 화학적 반응성을 갖게 해주는 높은 표면적과 독특한 조직을 가진 원자들과 분자들의 나노미터크기의, 환경에 안정한 클러스터를 바람직하게 포함한다. 본 발명에 따라 사용되는 반응성과 흡착성이 있는 미립자군들은 바람직하게 약 1나노미터에서 약200나노미터 크기의 클러스터로 형성된 비유기성이고, 반응성있는 나노미립자군이다.
보호받고자 하는 출원에서 사용되는 반응성 있는 나노입자는 특히 파괴적으로 화학적 작용체와 미생물들을 흡착하도록 공정된다. 특히, 나노입자는 흡착한 다음 분자 결합을 끊음으로써 유해한 화학적 작용체의 독성을 제거하여 해롭지 않은 목적생산물을 만들어 낸다. 유사하게, 반응성과 흡착성이 있는 나노입자는 세포막을 공격하고 중요한 기능을 하는 단백질이나 DNA를 산화시킴으로써 미생물을 죽이거나 불활성화 할 수 있다.
예시적인 사용 가능한 나노 입자는 파우더 나노미립자 형태에서 금속 산화 조성물을 포함한다. T 이러한 금속 산화 조성물들은 금속 산화 나노 입자를 포함하는데, 이 금속 산화 나노입자는 그들의 표면에 산화 이온의 일부를 가지고 있고, 그 표면에는 그 표면 산화 이온들과 함께 작용하고, 화학 흡착되는 반응성 있는 원자들이 있다. 예를 들어, 금속 산화 나노 입자는 마그네슘, 티타늄, 칼슘, 알루미늄, 주석, 철, 코발트, 바나디윰, 망간, 니켈, 크롬, 구리, 아연, 지르코늄, 또는 이들의 혼합물들의 산화물들을 포함하는 그룹으로부터 얻어질수 있다. 예를 들면, 그 금속 산화 나노 입자는 산화마그네슘, 산화티타늄, 산화칼슘, 산화알루미늄, 산화주석, 산화철, 산화코발트, 산화 바나디윰, 산화망간, 산화니켈, 산화크롬, 산화구리, 산화아연, 산화지르코늄, 그리고 그들의 혼합물들을 포함한다. 폴리옥소메탈레이트 뿐만 아니라 수산화물 금속 복합체, 수화물 금속 복합체로 만들어진 나노 입자 또한 적당하다. 이 단락에 나온 나노 입자 중 몇몇은, 더 공정을 거쳐서, 예를들어, 반응성 있는 할로겐 원자들, 알칼리 금속 원자들, 또는 두번째 다른 금속 산화물을 포함하게 할 수도 있다. 택일적인 공정은 나노 입자에 보호적인 코팅을 제공하여 방수가 되게 하여 불용성이 되도록 할 수 있다. 이러한 발전된 공정 단계는 다음의 미국 출원 6,057,488와 5,914,436와 5,990,373와 5,712,219와 6,087,294와 6,093,236와 5,759,939와 6,417,423에서 나타나 있으며, 공개된 미국 특허 출원 2002/0035032에 완전한 상세한 설명이 여기에 참조용으로 나와있다.이러한 생산물들중 어떤 것은 그 발명에 따른 다기능 보호 생산물에 병합될 수 있다.
반응성과 흡착성 있는 나노 입자는 그래서 유리하게 다음의 작용을 할 수 있다:
a) 화학물들을 부수거나, 분해하거나, 중화시킬수 있다.(예를 들어 반응성과 흡착성있 는 나노 입자)
b) 미생물을 죽이는 살생물제로써 활동할 수 있다.
c) 화학물을 중화시키고 동시에 살생물제 (예를 들어, 산화 망간 나노 입자 등과 같이 반응성과 흡착성 있는 나노입자)로서 활동할 수 있다. 이러한 나노 입자는 환경적인 목적을 위해 강화되거나 변경될 수 있다.
그래서, 본 발명에 따라 바람직하게 사용되는 나노 입자는, 적어도 화학적으로 흡착성 있는 나노 입자와, 화학적으로 반응성 있는 나노 입자와, 살균적으로 반응성 있는 나노 입자이다. 또한, 본 발명에 따라 사용되는 나노 입자는 바람직하게 더 오래된 나노 입자를 위해 적어도 그램당 약 70 제곱 미터의 브루나우어-엠멧트-텔러의 복수개의 점 표면적에서부터 더 발전된 나노 입자를 위한 그램당 적어도 약 1200 제곱 미터나 그 이상에 이르기까지를 가지고 있고, 적어도 약 45옴스트롬 에서 약 100 옴스트롬의 평균 흡수공 반지름을 가지고 있다.
탄소내에/위에 나노 입자를 주입하기 위해 본 발명에 따라 바람직하게 사용되는MAIC처리는 피닝(peening) 과정을 통해 더 작은 입자를 더 큰 입자로 포함하게 할 수 있다. 더 작은 크기의 입자와 큰 중심 입자를, 작은 진동하는 자석의 어셈블리에 추가하여, 작은 입자가 쉽게 더 큰 중심 입자로 코팅된다. 그 과정은 시간당 100내지 600 파운드의 속도이며, 자석이 생산물로부터 분리되는 연속적인 방법이다.
유리하게, MAIC과정은 접착제의 필요성을 줄이고, 그럼으로써 폐색이 일어날 가능성을 최소화하며, 반응성/흡착성 있는 나노 미립자와의 바람직하지 않는 화학반응을 최소화한다.
MAIC과정은 또한 다음의 미국 특허 5,032,209와 6,045,650와 6,037,019와 5,620,643와 5,962,082와 4,569,895와 5,690,705에서 설명되며, 그 완전한 내용을 참조용으로 여기에 싣는다.:
상기 발명에 따라서 사용된 나노 입자는 보호 특징, 즉 보호 나노 입자 또는 보호 나노 미립자들 독립체를 가지고 있는 것이다. 이 출원의 목적을 위하여,"보호 나노 입자"란 용어는 다음의 3가지 특별한 타입의 나노 입자의 하나 혹은 그 이상을 말한다 . 화학적으로 흡착성 있는 나노 입자; 화학적으로 반응성 있는 나노 입자; 및 살균적으로 반응성 있는 나노 입자.
보호 나노 입자는 금속을 포함하는 나노 입자 또는 금속을 포함하는 나노 결정들이다. 그 금속은 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 수화물, POM들로 존재한다. 그것들의 보호 특징을 강화시키기 위하여, 그러한 금속을 포함한 예방 보호제들은 금속 산화물, 1그룹의 금속들, 1A 그룹의 금속들, 반응성 있는 할로겐, 금속 질산염, 이산화황, 이산화질소, 또는 오존중 어느 하나와 결합될 수 있다.
완전히 분쇄되어 파우더로 만든 거대한 금속을 포함한 입자는 본 발명에 따라 사용되는 나노 입자의 보호 특징을 보유하지 않을 것이다. 왜냐하면 빻여진 파우더는 전통적인 표면 특징을 가지고 있기 때문이다. 외관상으로는 같은 크기 범위에 있는 나노 입자와 파우더와의 구별을 위하여, 본 발명에 따른 예방 보호제는 미세하게 나누어진 나노 입자 또는 미세하게 나누어진 나노 결정으로 언급된다. 보호 나노 입자는 1나노미터에서 200나노미터 크기로 된 나노 미립자 클러스터로부터 형성된다. 이러한 클러스터는 반 데르 발스 힘에 의해 서로 달라붙어 많은 구별 가능한 구성 부분을 가진다. 분쇄된 파우더는 균질한 외부 표면을 가진 단지 하나의 독립체이다. 거기에 반대로, 나노 미터의 크기의 클러스터가 서로 달라붙을 때, 그들의 원래 표면적의 많은 부분은 보호되어, 처음 보호 나노 입자의 적어도 그램당 70 제곱 미터의 브루나우어-엠메트-텔러의 복수-점 표면적과 후의 보호 나노 입자의 적어도 그램당1200제곱미터의 표면적을 제공한다. 이러한 표면은 45 옴스트롬에서 100옴스트롬의 평균 흡수공 반지름을 가진 흡수공을 포함할 수 있다.
구조, 표면적 그리고 흡수공 크기가 나노 입자에 그들의 보호 특징을 스며들게 하는 반면에, 이러한 구조적인 특징들은 또한 그 나노 입자를 실체적인 보호 필터 선구체(precursors)에 도입하려는 과거의 시도를 방해한다. 그러한 실패한 시도는 반데르 발스의 힘을 조절하지 못하여 결과적으로 과도하게 덩어리가 지거나, 또는 점착 또는 유지하는 것을 조절하지 못하여 결과적으로 유용한 표면적이나 흡수공이 폐색되는 것으로부터 기인한다. 본 발명은 나노 입자를 탄력적인 방법으로 사용하여 쉽게 그들의 화학적으로 흡착성 있고, 화학적으로 반응성 있는 또는 살균적으로 반응성 있는 특징의 한 가지나 그 이상을 도입하고자 방법 및 그 생산물과관련되어 있다.
상기 발명에 따라서 사용된 나노 입자는 보호 특징을 가지고 있는 것, 즉 보호 나노 입자또는 보호 나노 미립자 독립체이다. 이 출원의 목적을 위하여, "보호 나노 입자"란 용어는 다음의 3가지 특별한 타입의 나노 입자의 하나 혹은 그 이상을 말한다. 화학적으로 흡착성 있는 나노 입자; 화학적으로 반응성 있는 나노 입자; 및 살균적으로 반응성 있는 나노 입자.
보호 나노 입자는 금속을 포함하는 나노 입자 또는 금속을 포함하는 나노 결정들이다. 그 금속은 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 수화물, POM들로 존재한다. 그것들의 보호 특징을 강화시키기 위하여, 그러한 금속을 포함한 예방 보호제들은 금속 산화물, 1그룹의 금속들, 1A 그룹의 금속들, 반응성 있는 할로겐, 금속 질산염, 이산화황, 이산화질소, 또는 오존중 하나와 결합될 수 있다.
완전히 분쇄되어 파우더로 만든 거대한 금속을 포함한 입자는 본 발명에 따라 사용되는 나노 입자의 보호 특징을 보유하지 않을 것이다. 왜냐하면 분쇄된 파우더는 전통적인 표면 특징을 가지고 있기 때문이다. 외관상으로는 같은 크기 범위에 있는 나노 입자와 파우더와의 구별을 위하여, 본 발명에 따른 예방 보호제는 미세하게 나누어진 나노 입자 또는 미세하게 나누어진 나노 결정으로 언급된다. 보호 나노 입자는 1나노미터에서 200나노미터 크기로 된 나노 미립자 클러스터로부터 형성된다. 이러한 클러스터는 반 데르 발스 힘에 의해 서로 달라붙어 많은 구별 가능한 구성 부분을 가진다. 분쇄된 파우더는 균질한 외부 표면을 가진 단지 하나의 독립체이다. 거기에 반대로, 나노 미터의 크기의 클러스터가 서로 달라붙을 때, 그들의 원래 표면적의 많은 부분은 보호되어, 처음 보호 나노 입자의 적어도 그램당 70 제곱 미터의 브루나우어-엠메트-텔러의 복수-점 표면적과 후의 보호 나노 입자의 적어도 그램당1200제곱미터의 표면적을 제공한다. 이러한 표면은 45 옴스트롬에서 100옴스트롬의 평균 흡수공 반지름을 가진 흡수공을 포함할 수 있다.
구조, 표면적 그리고 흡수공 크기가 나노 입자에 그들의 보호 특징을 스며들게 하는 반면에, 이러한 구조적인 특징들은 또한 그 나노 입자를 실체적인 보호 필터 선구재료(precursors)에 도입하려는 과거의 시도를 방해한다. 그러한 실패한 시도는 반데르 발스의 힘을 조절하지 못하여 결과적으로 과도하게 덩어리가 지거나, 또는 점착 또는 유지하는 것을 조절하지 못하여 결과적으로 유용한 표면적이나 흡수공이 폐색되는 것으로부터 기인한다. 본 발명은 나노 입자를 탄력적인 방법으로 사용하여 쉽게 그들의 화학적으로 흡착성 있고, 화학적으로 반응성 있는 또는 살균적으로 반응성 있는 특징의 한 가지나 그 이상을 도입하고자 방법 및 그 생산물과 관련되어 있다.
본 발명의 예시된 실시예들이 본 명세서에 설명되어 있지만, 본 발명은 그러한 정확한 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 범위와 정신에 벗어남이 없이, 해당 기술분야에서의 당업자에 의해 다양한 상이한 변경과 수정이 영향을 받을 수 있는 것으로 이해해야 한다. 예를 들어, 동일한 결과를 얻기 위해 실질적으로 동일한 방법으로 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 탄소 비드, 금속 이온, 나노 입자 및/또는 방법 단계들 및/또는 기부 재료들의 모든 조합이 본 발명의 범위 내에 있음이 명백히 의도된다. 더욱이, 본 발명의 임의의 개시된 형태나 실시예는 임의의기타의 개시되거나 기재되거나 제안된 형식으로 결합될 수 있거나 적용 방법의 혼합성의 일반적 사항으로서 결합될 수 있는 것으로 인지되어야 한다. 따라서, 이는 여기에 첨부된 청구항의 범위에 의해 표시되는 것만으로 제한되어야 한다는 의도이다.

Claims (67)

  1. 반응 및 흡착성 있는 보호 재료로서,
    화학적 불순물을 흡착하는 흡착 특징을 가지는 활성화된 탄소 흡착제;및
    활성화된 탄소 흡착제에 로딩된 보호 나노 입자를 포함하는 보호 재료.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 보호 나노 입자는 적어도 화학적 흡착성 있는 나노 입자, 화학적 반응성 있는 나노 입자, 및 살균적 반응성 있는 나노 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 수화물 및 POM들 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 금속 산화물, 반응성 있는 할로겐, 알칼리 금속, 금속 질산염, 이산화항, 이산화질소 및 오존 들 중 하나와 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 나노 입자는 1 내지 200 나노미터 크기의 나노 입자 클러스터로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 그램당 약70 제곱 미터 내지 적어도 그램당 약120제곱 미터의 브루나우어-엠메트-텔러 복수-점 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 약 45 옴스트롬 내지 적어도 약100 옴스트롬의 평균 흡수공 반지름을 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 활성화된 탄소 흡착제가 겔타입 이온 교환 수지로부터 얻는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  9. 제 8항에 있어서, 활성화된 탄소 흡착제는 약 0내지 40 옴스트롬 범위의 흡수공 직경을 가진 미세 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 활성화된 탄소는 0 내지 40옴스트롬 사이의 크기 범위에서의 흡수공을 가지는 미세구조를 가지며; 여기에서
    전체 미세흡수공 부피의 5% 내지 10%는 20 내지 40 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 15% 내지 25%는 10 내지 20 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 10% 내지 20%는 8 내지 10 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 40% 내지 50%는 5 내지 8옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며; 그리고
    전체 미세흡수공 부피의 10% 내지 25%는 5 옴스트롬 보다 작은 흡수공을 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  11. 제 10항에 있어서, 미세구조의 흡수공 밀도가 적어도 그램당 0.6 세제곱센티미터인것을 특징으로 하는 보호 재료.
  12. 제 1항에 있어서, 활성화된 탄소가 실질적으로 구형의 형태를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  13. 제 1항에 있어서, 활성화된 탄소의 100그램당 흡수된 재료의 그램에서의 무게 용량의 활성화된 탄소의 100세제곱 센티 미터당 흡수된 재료의 부피 용량에 대한 비율이 많아도 2대 1인것을 특징으로 하는 보호 재료.
  14. 제 13항에 있어서, 무게 용량의 부피 용량에 대한 비율이 약 1.8과 약1.9 사이에 있는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  15. 제 1항에 있어서, 활성화된 탄소의 결정 크기가 약 0.315 내지 약 0.7 밀리미터의 범위인 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  16. 제 15항에 있어서, 활성화된 탄소의 84% 내지 95%가 0.4 내지 0.63밀리미터의 결정 크기를 가지고, 흡착제 입자의 0.2% 내지 0.25%가 0.63내지 0.7밀리미터의 결정 크기를 가지고, 흡착제 입자의 5% 내지 15%가 0.315내지 0.4밀리미터의 결정 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  17. 제 8항에 있어서, 또한 상기 활성화된 탄소 비드에 로딩된 금속 이온을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  18. 제 17항에 있어서, 금속 이온이 금속염을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  19. 제 17항에 있어서, 금속 이온이 화학적 작용체 위협과 경쟁하도록 적용되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  20. 제 10항에 있어서, 상기 활성화된 탄소 흡착제에 로딩된 금속 이온을 포함하고, 상기 활성화된 탄소 흡착제에는, 그 흡착제 내의 상기 미세흡수공 분포가 상기 활성화된 탄소의 흡착 특징이 보전되기 위해 사용가능한 흡수공의 효율적인 부피를 유지하면서 상기 금속 이온의 로딩을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  21. 제 11항에 있어서, 흡수공 밀도가, 활성화된 탄소의 흡착 특징을 보전하기 위해 사용가능한 흡수공의 효율적인 부피를 유지하면서, 상기 금속 이온의 로딩을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 보호재료.
  22. 반응성과 흡착성 있는 다기능 보호 재료를 제공하는 방법으로서,
    활성화된 탄소 흡착제를 제공하는 단계;및
    다기능 재료와 접촉하고 있는 화학 또는 생물학적 작용체를 정화하기 위해서 보호 나노 입자 가 적용될 수 있도록 보호 나노 입자를 상기 활성화된 탄소 흡착제에 로딩하는 단계를 포함하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 보호 나노 입자는 적어도 화학적으로 흡착성 있는 나노 입자, 화학적으로 반응성 있는 나노입자, 및 살균적으로 반응성 있는 나노 입자 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 수화물 및 POM들중 하나를 포함하고 있는 보호 재료를 제작하는 장치.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 금속 산화물, 반응성 있는 할로겐, 알칼리 금속, 금속 질산염, 이산화황, 이산화질소 및 오존중 어느 하나와 결합되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  26. 제 22항에 있어서, 상기 나노 입자는 1 내지 200 나노미터 크기의 나노 입자 클러스터로 형성되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  27. 제 22항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 그램당 약70 제곱 미터 내지 적어도 그램당 약120제곱 미터의 브루나우어-엠메트-텔러 복수-점 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  28. 제 22항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 약 45 옴스트롬 내지 적어도 약100 옴스트롬의 평균 흡수공 반지름을 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제작하는 장치.
  29. 제 22항에 있어서, 상기 로딩 단계는 보호 나노 입자를 밀착하여 보호 나노 입자를 활성화된 탄소에 주입 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  30. 제 29항에 있어서, 또한 상기 밀착 단계 동안 보호 나노 입자를 체로 거르는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  31. 제 22항에 있어서, 상기 밀착 단계가 전자기적으로 유도된 밀착을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  32. 제 31항에 있어서, 또한 상기 밀착 단계동안 보호 나노 입자를 체로 거르는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  33. 제 22항에 있어서, 활성화된 탄소가 겔타입 이온교환 수지로부터 제작되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  34. 제 33항에 있어서, 겔타입 이온 교환 수지가 약 0내지 40 옴스트롬 크기 범위의 흡수공 직경을 가진 미세 구조를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  35. 제 33항에 있어서, 겔타입 이온 교환 수지가 적어도 6시간동안 간접적으로 가열되는 회전 화로내에서 불활성 기체의 흐름에서 수증기 활성에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  36. 제 33항에 있어서, 상기 활성화된 탄소가 0내지 40 옴스트롬 사이의 크기 범위에서의 흡수공을 가지는 미세구조를 갖고, 여기에서
    전체 미세흡수공 부피의 5% 내지 10%는 20 내지 40 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 15% 내지 25%는 10 내지 20 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 10% 내지 20%는 8 내지 10 옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며;
    전체 미세흡수공 부피의 40% 내지 50%는 5 내지 8옴스트롬 사이의 흡수공을 포함하며; 및
    전체 미세흡수공 부피의 10% 내지 25%는 5 옴스트롬 보다 작은 흡수공을 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 미세 흡수공 분포가, 활성화된 탄소의 흡착 특징을 보전하기 위해 사용가능한 흡수공의 부피를 유지하면서, 상기 금속 이온의 로딩을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  38. 제 33항에 있어서, 미세구조의 흡수공 밀도가 적어도 그램당 0.6 세제곱센티미터인 것을 특징으로 하는 보호 재료.
  39. 제 38항에 있어서, 흡수공 밀도는 활성화된 탄소의 흡착 특징이 보전되기 위해 사용가능한 흡수공의 효율적인 부피를 유지하면서 상기 금속 이온의 로딩을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  40. 제 22항에 있어서, 활성화된 탄소는 실질적으로 구형의 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  41. 제 33항에 있어서, 활성화된 탄소 100그램당 흡수된 물질의 그램에서의의 무게 용량의 활성화된 탄소 100세제곱 센티미터당 흡수된 물질의 그램에서의 부피 용량에 대한 비율이 많아도 2대 1인 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  42. 제 41항에 있어서, 무게 용량의 부피 용량에 대한 비율이 약 1.8과 약1.9 사이에 있는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  43. 제 33항에 있어서, 활성화된 탄소의 결정 크기가 약 0.315 내지 약 0.7 밀리미터의 범위인 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  44. 제 43항에 있어서, 활성화된 탄소의 84% 내지 95%가 0.4 내지 0.63밀리미터의 결정 크기를 가지고, 흡착제 입자의 0.2% 내지 0.25%가 0.63내지 0.7밀리미터의결정 크기를 가지고, 흡착제 입자의 5% 내지 15%가 0.315내지 0.4밀리미터의 결정 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  45. 제 22항에 있어서, 상기 방법은, 또한 상기 나노 입자 독립체를 로딩하는 단계 전에, 상기 반응성과 흡착성 있는 보호 재료에 금속 이온을 로딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  46. 제 45항에 있어서, 상기 로딩 단계는 금속 이온을 주입하는 단계, 금속 이온을 살포하는 단계, 금속 이온을 웨틀러라이징하는 단계들 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  47. 제 45항에 있어서, 금속 이온은 금속염을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  48. 제 45항에 있어서, 화학적 혈액 작용체 위협과 경쟁하도록 하기 위하여 금속 이온이 적용되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  49. 제 33항에 있어서, 또한 상기 나노 입자 독립체를 로딩하는 단계 전에, 상기 반응성과 흡착성 있는 보호 재료에 금속 이온을 로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  50. 제 49항에 있어서, 상기 로딩 단계는 금속 이온을 주입하는 단계, 금속 이온을 살포하는 단계, 금속 이온을 웨틀러라이징하는 단계들 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  51. 제 49항에 있어서, 금속 이온은 금속염을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  52. 제 49항에 있어서, 화학적 혈액 작용체 위협과 경쟁하도록 하기 위하여 금속 이온이 적용되는 것을 특징으로 하는 보호 재료를 제공하는 방법.
  53. 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법으로서,
    활성화된 탄소 흡착제에 보호 나노 입자를 로딩하는 단계;및
    상기 흡착제를 환경에 노출시켜, 환경에 포함된 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하도록 하기 위해 보호 나노 입자를 적용하는 단계를 포함하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  54. 제 53항에 있어서, 상기 로딩 단계는 흡착 가능한 화학적 위협과 경쟁할 수 있는 활성화된 탄소 흡착제의 능력을 방해하지 않으면서, 보호 나노 입자를 활성화된 탄소에 주입하기 위하여 보호 나노 입자를 밀착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  55. 제 54항에 있어서, 상기 밀착 단계 동안 보호 나노 입자를 체로 거르는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  56. 제 53항에 있어서, 상기 밀착 단계는 전자기적으로 유도된 밀착 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  57. 제 56항에 있어서, 또한 상기 밀착 단계 동안 보호 나노 입자를 체로 거르는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  58. 제 53항에 있어서, 상기 보호 나노 입자는 적어도 화학적으로 흡착성 있는 나노 입자, 화학적으로 반응성 있는 나노 입자, 및 살균적으로 반응성 있는 나노 입자 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  59. 제 53항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 수화물 및 POM들 중 하나를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  60. 제 53항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 금속 산화물, 반응성 있는 할로겐, 알칼리 금속, 금속 질산염, 이산화황, 이산화질소, 및 오존들 중 하나와 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  61. 제 53항에 있어서, 상기 나노 입자는 1 내지 200 나노미터 크기의 나노 입자 클러스터로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  62. 제 53항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 약 그램당 70 제곱 미터 내지 적어도 그램당 약 120제곱미터의 브루나우어-엠메트-텔러의 복수-점 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  63. 제 53항에 있어서, 상기 나노 입자는 적어도 약 45 내지 약 100 옴스트롬의평균 흡수공 반지름을 갖는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  64. 제 53항에 있어서, 또한 활성화된 탄소에 금속 이온을 로딩하고, 활성화된 탄소와 접촉하고 있는 혈액 작용체에 대한 보호를 제공하기 위하여 활성화된 탄소에 반응 특징을 나누어 주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  65. 제 64항에 있어서, 상기 금속 이온을 로딩하는 단계는 상기 보호 나노 입자를 로딩하는 단계전에 일어나는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  66. 제 64항에 있어서, 상기 금속 이온을 로딩하는 단계는 금속 이온을 주입하는 단계, 금속 이온을 살포하는 단계, 금속 이온을 웨틀러라이징하는 단계들 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
  67. 제 64항에 있어서, 금속 이온은 금속염을 포함하는 것을 특징으로 하는 활성화된 탄소를 베이스로 한 오염 제거 장치로 화학적 또는 생물적 위협과 경쟁하는 방법.
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