Los ingenieros de la Universidad de Tufts han desarrollado un novedoso método de fabricación para crear hilos teñidos que cambian de color cuando detectan una variedad de gases. Los investigadores demostraron que los hilos pueden leerse visualmente, o incluso con mayor precisión mediante el uso de una cámara de teléfono inteligente, para detectarCambios de color debido a analitos tan bajos como 50 partes por millón. Tejidos en prendas de vestir, hilos inteligentes que detecten gases podrían proporcionar un activo de seguridad reutilizable, lavable y asequible en entornos médicos, laborales, militares y de rescate, dicen., publicado hoy en la revista Informes científicos , describe el método de fabricación y su capacidad para extenderse a una amplia gama de tintes y la detección de mezclas de gases complejos.
Si bien no reemplazan la precisión de los dispositivos electrónicos comúnmente utilizados para detectar gases volátiles, la incorporación de la detección de gases en los textiles permite una lectura sin equipo, sin la necesidad de capacitación especializada, dicen los investigadores. Tal enfoque podría hacer que la tecnología sea accesible parauna fuerza laboral general o para comunidades de bajos recursos que pueden beneficiarse de la información que brindan los textiles.
El estudio utilizó un colorante a base de manganeso, MnTPP, rojo de metilo y azul de bromotimol para probar el concepto. El MnTPP y el azul de bromotimol pueden detectar amoníaco, mientras que el rojo de metilo puede detectar cloruro de hidrógeno, gases comúnmente liberados de los productos de limpieza, fertilizantes y productos químicos.y producción de materiales. Un proceso de tres pasos "atrapa" el tinte en el hilo. El hilo primero se sumerge en el tinte, luego se trata con ácido acético, lo que hace que la superficie sea más gruesa e hincha la fibra, posiblemente permitiendo más interacciones de unión entre elcolorante y banda de rodadura. Finalmente, el hilo se trata con polidimetilsiloxano PDMS, que crea un sello físico flexible alrededor del hilo y el tinte, que también repele el agua y evita que el tinte se filtre durante el lavado. Es importante que el PDMS también sea permeable a los gases,permitiendo que los analitos alcancen los tintes ópticos.
"Los tintes que utilizamos funcionan de diferentes maneras, por lo que podemos detectar gases con diferentes químicos", dijo Sameer Sonkusale, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tufts, quien dirige el Laboratorio de Nano en Tufts y es autor correspondiente deEl equipo de Sonkusale usó colorantes simples que detectan gases con propiedades ácidas o básicas. "Pero como estamos usando un método que atrapa el tinte en el hilo, en lugar de depender tanto de la química de unión, tenemos más flexibilidad para usar los colorantes.con una amplia gama de químicas funcionales para detectar diferentes tipos de gases ", dijo.
Los tintes probados cambiaron de color de una manera que es dependiente y proporcional a la concentración del gas medida con métodos espectroscópicos. Entre la precisión de un espectrómetro y el ojo humano está la posibilidad de usar teléfonos inteligentes para leer y cuantificarel color cambia o interpreta las firmas de color usando múltiples hilos y tintes. "Eso nos permitiría escalar la detección para medir muchos analitos a la vez, o distinguir analitos con firmas colorimétricas únicas", dijo Sonkusale.
Los hilos incluso funcionaron bajo el agua, detectando la existencia de amoníaco disuelto. "Si bien el sellador PDMS es hidrofóbico y mantiene el agua fuera del hilo, los gases disueltos pueden alcanzar el tinte para ser cuantificado", dijo Rachel Owyeung, autora principal yestudiante graduado en el Departamento de Ingeniería Química y Biológica de Tufts. "Como sensores de gases disueltos, imaginamos que las telas inteligentes detectan dióxido de carbono u otros compuestos orgánicos volátiles durante la exploración de petróleo y gas como una posible aplicación".
Dado que el lavado repetido o el uso bajo el agua no diluye el tinte, se puede confiar en los hilos para una detección cuantificable constante muchas veces, dijeron los investigadores.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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