Onderzoekers hebben een nieuw materiaal gerapporteerd, buigzaam genoeg om in stof te worden geweven, maar doordrenkt met detectiemogelijkheden die kunnen dienen als een vroegtijdig waarschuwingssysteem voor letsel of ziekte.

Het materiaal, beschreven in een paper gepubliceerd door ACS Toegepaste nanomaterialen , omvat het gebruik van koolstofnanobuisjes en is in staat om kleine veranderingen in lichaamstemperatuur waar te nemen terwijl het een buigzame, ongeordende structuur behoudt - in tegenstelling tot een stijve kristallijne structuur - waardoor het een goede kandidaat is voor herbruikbare of wegwerpbare draagbare lichaamstemperatuursensoren. Veranderingen in lichaamswarmte veranderen de elektrische weerstand, iemand waarschuwen die die verandering in de gaten houdt voor de mogelijke noodzaak van interventie.

"Je lichaam kan je vertellen dat er iets mis is voordat het duidelijk wordt, " zei Seamus Curran, een natuurkundeprofessor aan de Universiteit van Houston en co-auteur van het papier. Mogelijke toepassingen variëren van het detecteren van uitdroging bij een ultra-marathonloper tot het begin van een decubitus bij een verpleeghuispatiënt.

De onderzoekers zeggen dat het ook kosteneffectief is omdat de benodigde grondstoffen in relatief lage concentraties worden gebruikt.

De ontdekking bouwt voort op het werk dat Curran en collega-onderzoekers Kang-Shyang Liao en Alexander J. Wang bijna tien jaar geleden begonnen, toen ze een hydrofobe nanocoating voor stof ontwikkelden, die ze voor ogen hadden als een beschermende coating voor kleding, vloerbedekking en andere op vezels gebaseerde materialen.

Wang is nu een Ph.D. student aan de Technische Universiteit Dublin, werkt momenteel met Curran bij UH, en is corresponderend auteur voor het papier. Naast Curran en Liao, andere betrokken onderzoekers zijn Surendra Maharjan, Brian P. McElhenny, Ram Neupane, Zhuan Zhu, Shuo Chen, Oomman K. Varghese en Jiming Bao, alles van UH; Kourtney D. Wright en Andrew R. Barron van Rice University, en Eoghan P. Dillon van analyse-instrumenten in Santa Barbara.

Het materiaal, gemaakt met behulp van poly(octadecylacrylaat)-geënte meerwandige koolstofnanobuizen, is technisch bekend als een op nanokoolstof gebaseerde ongeordende, geleidend, polymeer nanocomposiet, of DCPN, een klasse van materialen die steeds vaker wordt gebruikt in de materiaalkunde. Maar de meeste DCPN-materialen zijn slechte elektrogeleiders, waardoor ze ongeschikt zijn voor gebruik in draagbare technologieën waarbij het materiaal kleine temperatuurveranderingen moet detecteren.

Het nieuwe materiaal werd geproduceerd met behulp van een techniek genaamd RAFT-polymerisatie, Wang zei, een cruciale stap waardoor het aangehechte polymeer elektronisch en fononisch kan worden gekoppeld aan de meerwandige koolstofnanobuis via covalente binding.

Als zodanig, subtiele structurele arrangementen die verband houden met de glasovergangstemperatuur van het systeem worden elektronisch versterkt om de uitzonderlijk grote elektronische reacties te produceren die in het papier worden vermeld, zonder de negatieven die gepaard gaan met vast-vloeibare faseovergangen. De subtiele structurele veranderingen die gepaard gaan met glasovergangsprocessen zijn gewoonlijk te klein om groot genoeg elektronische reacties te produceren.