蚊子隐身:石墨烯衬里的衣服能预防蚊子叮咬吗?

普罗维登斯(普罗维登斯)，R.I.(布朗大学)——纳米材料石墨烯因其在从太阳能电池到网球拍等各种领域的潜在用途而受到广泛关注。但布朗大学研究人员的一项新研究发现，这种材料有一个惊人的新用途:防止蚊子叮咬。

在发表于《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一篇论文中，研究人员表示，多层石墨烯可以双重防御蚊虫叮咬。这种超薄而坚固的材料充当了蚊子无法穿透的屏障。与此同时，实验表明石墨烯还能阻断蚊子用来感知血餐临近的化学信号，抑制蚊子叮咬的冲动。研究人员说，研究结果表明，带有石墨烯衬里的衣服可能是一种有效的蚊子屏障。

“全世界的蚊子都是疾病的重要传播媒介，人们对非化学防蚊叮咬很感兴趣，”布朗大学工程学院(Brown ‘s School of Engineering)教授、该论文的资深作者罗伯特·赫特(Robert Hurt)说。“我们一直在研究将石墨烯作为有毒化学物质屏障的织物，我们开始考虑这种方法还有什么好处。我们认为石墨烯或许也能提供蚊虫叮咬保护。”

研究人员建立了一个实验装置，看看石墨烯是否可以防止蚊子叮咬。

为了弄清它是否有效，研究人员招募了一些勇敢的参与者，他们愿意以科学的名义被蚊子叮咬几下。参与者将他们的手臂放在一个充满蚊子的笼子里，这样只有一小块皮肤可供蚊子叮咬。这些蚊子是在实验室中培育的，因此可以证实它们是无病的。

研究人员比较了参与者裸露的皮肤、披着干酪布的皮肤和披着干酪布的氧化石墨烯(GO)薄膜的皮肤被咬的次数。氧化石墨烯是一种石墨烯衍生物，可以制成足够大的薄膜用于宏观应用。

研究人员发现，石墨烯的咬合力显而易见。当皮肤被干燥的氧化石墨烯薄膜覆盖时，参与者不会被咬一口，而裸露的、被奶酪覆盖的皮肤则很容易被吃掉。令人惊讶的是，研究人员说，蚊子在有盖着石墨烯的手臂的情况下完全改变了它们的行为。

“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(Cintia Castillho)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。

其他实验表明，氧化石墨烯也能提供抗穿刺能力，但并非一直如此。研究人员用一根小针代替蚊子的喙，并通过计算机模拟蚊子叮咬的过程，发现蚊子根本无法产生足够的力量来刺穿GO。但这只适用于干的时候。模拟结果表明，当氧化石墨烯被水饱和时，很容易被击穿。果然，实验表明蚊子可以在潮湿的环境中叮咬。然而，另一种氧含量较低的氧化石墨烯(被称为rGO)在干燥和潮湿时都能提供咬合力。

展示了一种氧化石墨烯薄膜，可以防止蚊子在干燥时叮咬。

赫特说，研究的下一步将是找到一种稳定围棋的方法，这样围棋在潮湿的时候就会变得更硬。这是因为在可穿戴技术方面，GO比rGO有明显的优势。

赫特说:“围棋是可以呼吸的，也就是说你可以通过它流汗，而rGO则不行。”“因此，我们对这项技术的首选体现是找到一种方法来稳定氧化石墨烯的机械性能，使其在潮湿的环境下仍然保持强劲。下一步将给我们带来透气和防咬的全部好处。”

研究人员说，总的来说，这项研究表明，适当设计的石墨烯衬里可以用来制作防蚊服。

该研究的其他合作者还有董丽、刘木春、刘悦和高华健。该研究由美国国家科学基金会(CMMI-1634492)资助