(c) Graphistock

Chytrý textil detekuje toxické látky

Vlákna jako čidla plynů, integrovaná do textilií, mohou být základem nové generace inteligentních oděvů.

Včasný záchyt úniku toxických plynů je nejdůležitějším faktorem pro ochranu veřejného zdraví i zajištění bezpečnosti práce. V současnosti se k měření koncentrací toxických nebo výbušných plynů používají elektrochemické, katalytické nebo infračervené senzory. Tyto techniky dosáhly vysoké citlivosti a selektivity. Jsou schopny měřit v koncentracích tisíců až desítek ppm. Jde však o poměrně robustní a nákladná zařízení.

Vývoj posledních let hledá alternativní cestu detekce plynů pomocí malých, levných a opakovaně použitelných senzorů. Rachel Owyeungová a její kolegové z Tufts University v Medfordu (Massachusets, USA) vyvinuli metodu detekce plynů pomocí textilních vláken. Vlákna vykazují jistou pružnost, příznivou nasákavost a dokáží změnit barvu už při nízké koncentraci plynu pod hranicí 50 ppm.

Vlákno, jako trojrozměrný objekt, je navíc velice vhodné pro analytická měření a jeho největší výhodou je možnost integrace do běžně nošeného pracovního nebo civilního oděvu. Změnu barvy vlákna lze odečítat pouhým okem nebo pro přesnější měření s využitím aplikace v chytrém telefonu. V dnešní době jsou tato zařízení velmi rozšířena a kvalita jejich fotoaparátů umožňuje vyhodnocovat snímané obrazy přímo, bez použití speciálních doplňků.

Příprava vlákna pro detekci plynů je levná a jednoduchá. Nejprve se ponoří do roztoku barviva a dále se dvoustupňovým ochranným procesem zajistí, aby obarvené vlákno bylo chráněno před vyluhováním a opotřebením. Prvním krokem je očištění vlákna kyselinou octovou, která otevírá a zdrsňuje povrch vlákna, čímž umožní aktivnější interakce mezi molekulami barviva. Druhým krokem je potažení vlákna hydrofobním elastomerem, který mu dodá potřebnou pružnost a zajistí, aby povrch odpuzoval vodu, a tím zabránil vymývání barviva během praní.

Vědecký tým testoval vlákna na detekci dvou známých a běžně se vyskytujících těkavých plynů – amoniaku a plynného chlorovodíku. Ty se mohou uvolňovat například z čisticích prostředků nebo umělých hnojiv. Pro konkrétní pokus vybrali výzkumníci dvě barviva. Bromthymolová modř posloužila jako indikátor amoniaku a methylčerveň jako detektor chlorovodíku.

Bromthymolová modř a methylčerveň jsou slabé kyseliny. Žlutavá barva vlákna napuštěného bromthymolovou modří se v přítomnosti amoniaku změní na modrou. Čím vyšší je koncentrace amoniaku, tím výraznější je modrá složka. Důvodem je deprotonace hydroxylové skupiny a přeskupení konjugovaného systému barviva.

V případě použití methylčerveně pro detekci chlorovodíku se barva vlákna přemění ze žluté na červenou. V obou případech lze systém zpětně protonovat. Přeskupení funkčních skupin se zvrátí a vlákno se opět jeví v původní barvě.

Pro tyto jednoduché důkazy nebylo k vyhodnocení barevných změn nutné použít chytrý telefon. Změny byly patrné lidským okem. Avšak pro přesnější a složitější barevné popisy spekter budou tato zařízení nezbytná. V budoucnu snad dokonce nahradí v řadě aplikací složité spektroskopické přístroje.

Vlákna jako čidla plynů, integrovaná do textilií, mohou být základem nové generace inteligentních oděvů. Uplatnění jistě najdou v lékařském, vojenském a záchranářském odvětví. Navíc jsou opakovaně použitelná, omyvatelná a cenově dostupná.

Reference:

ChemistryViews: Your Clothes Detect Gasses [online]. Dostupné z: https://www.chemistryviews.org/…_Gasses.html.

Rachel E. Owyeung, Matthew J. Panzer, Sameer R. Sonkusale. Colorimetric Gas Sensing Washable Threads for Smart Textiles. Scientific Reports, 2019; 9 (1) DOI: 10.1038/s41598–019–42054–8.

autor: Kateřina Habrdová

Převzato z Matfyz.cz, upraveno.

Credit: (c) NASA/JPL-Caltech/DSS

Černá díra v centru Mléčné dráhy hodovala

Obří černá díra v centru naší galaxie se během 16 let systematického pozorování objektu chová …

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close