Nieuwe technologie die elektronische signalen in een slimme stof gebruikt, kan leiden tot geavanceerde uitrusting voor gevaarlijk materiaal die beschermt tegen giftige chemicaliën, Dat blijkt uit onderzoek van Dartmouth College.

De vooruitgang kan grote gevolgen hebben voor het leger, hulpdiensten en andere werknemers die afhankelijk zijn van "haz-mat"-bescherming om hun werk uit te voeren en anderen te beschermen.

In onderzoek gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society , het chemieteam van Katherine Mirica en Merry Smith beschrijft de creatie van nieuwe slimme stoffen - genaamd SOFT, voor zelfgeorganiseerd raamwerk voor textiel - in wat wordt opgemerkt als de eerste demonstratie van gelijktijdige detectie, vastlegging, pre-concentratie en filtratie van gassen in een wearable die gebruikmaakt van geleidende, poreuze materialen geïntegreerd in zacht textiel.

Volgens de studie, de SOFT-apparaten hebben het potentieel voor gebruik in detectietoepassingen, variërend van realtime gasdetectie in draagbare systemen, tot elektronisch toegankelijke adsorberende lagen in beschermende uitrusting zoals gasmaskers.

"Door deze stof toe te voegen aan een beschermend pak, sensoren kunnen de gebruiker waarschuwen als een chemische stof de uitrusting met gevaarlijke stoffen binnendringt, " zei Katherine Mirica, een assistent-professor scheikunde aan het Dartmouth College. "Dit is niet alleen passieve bescherming, het textiel kan een gebruiker actief alarmeren als er een scheur of defect in de stof is, of als de functionele prestatie op een andere manier wordt verminderd."

Onder andere primeurs die in het onderzoek worden beschreven, zijn flexibel, door textiel ondersteunde elektronische sensoren op basis van materialen die bekend staan ​​als metaal-organische raamwerken, of MOF's. In de studie, de auteurs beschrijven ook een "eenvoudige" benadering voor het integreren van deze geleidende, poreuze materialen in katoen en polyester stoffen om het e-textiel te produceren.

Als onderdeel van de studie, het Dartmouth-team toonde aan dat de nieuwe slimme stof veelvoorkomende giftige chemicaliën kan detecteren. Zowel de uitlaatgassen van het voertuig, stikstofoxide, en het bijtende gif dat het meest aan rotte eieren doet denken, waterstofsulfide, werden effectief geïdentificeerd door het SOFT-systeem. Naast het waarnemen van de chemicaliën, het elektronische textiel is in staat om de gevaarlijke gifstoffen op te vangen en te filteren.

"Metaal-organische raamwerken zijn de toekomst van designmaterialen, net zoals plastic in het tijdperk na de Tweede Wereldoorlog, " zei Mirica. "Door de MOF's te integreren in onze SOFT-apparaten, we verbeteren drastisch de prestaties van slimme stoffen die essentieel zijn voor veiligheid en beveiliging."

Het onderzoeksteam beschrijft ook een eenstaps e-textielfabricagemethode op basis van MOF's die waarschijnlijk het eerste gebruik is van directe zelfassemblage om het geleidende materiaal op textiel af te zetten.

In een proces dat Mirica beschrijft als "vergelijkbaar met een bouwraamwerk dat zichzelf assembleert, "katoen en polyester textiel gecoat met geleidende kristallen op vezelniveau worden gecreëerd door directe zelfassemblage van moleculen met organische moleculaire stutten verbonden door metalen linkers uit oplossing.

Van draagbare elektronica wordt gedacht dat ze een groot potentieel hebben op het gebied van onder meer binnenlandse veiligheid, communicatie en zorg. soldaten, hulpdiensten, fabrieksarbeiders en anderen die blootstelling aan giftige chemicaliën riskeren, kunnen profiteren van de nieuwe slimme stoffen. De materialen kunnen ook medische patiënten helpen die monitoring nodig hebben van specifieke chemicaliën in de lucht die uit de omgeving of zelfs uit hun eigen lichaam komen.

Volgens onderzoekers, de SOFT-apparaten met MOF's tonen betrouwbare geleidbaarheid, verbeterde porositeit, flexibiliteit en stabiliteit bij het wassen. De stoffen zijn ook stabiel in warmte, hebben een goede houdbaarheid en behouden een volledig bereik van bruikbaarheid onder vochtige omstandigheden.

Hoewel de technologie verder moet worden ontwikkeld voordat deze kan worden gebruikt in geavanceerde draagbare systemen, de auteurs hopen dat de fabricagemethode het potentieel heeft om uit te breiden naar andere systemen, het produceren van een reeks romans, multifunctioneel e-textiel met sterk afstembare eigenschappen en tal van nieuwe toepassingen in draagbare en draagbare apparaten.