«Умная ткань» обнаруживает опасные газы
Вам знакомо понятие «умная ткань»? Ученые массачусетского университета Тафтса (США) разработали такую ткань, в основе которой лежат специальные нити-сенсоры, способные обнаруживать вредные газы и сигнализировать об этом изменением своего цвета.
Только представьте: в ходе военной операции, в спасательных целях изменяющаяся по цвету одежда даст понимание текущей ситуации относительно наличия в воздухе ядовитых газов. Подобная ткань, по сути, является индикатором и универсальным средством безопасности в области медицины, химии, сельском хозяйстве, биологии, инженерном деле и др.
Высокотехнологичная разработка получила свет благодаря технологии приборов измерения газовых смесей — газоанализаторов, которые обладают массой функций и разделяются между собой по методу проводимого анализа. Так, нити-сенсоры, как и компоненты датчиков газоанализаторов, способны изменять окраску в ходе химической реакции с определенной газовой смесью. Но чтобы они могли это делать, нити сначала окрашивают специальными красителями, затем их поверхности делают более грубыми для наилучшего впитывания краски благодаря обработке уксусной кислотой. Далее нити подвергают повторной окраске, после чего следует финальная обработка полидиметилсилоксаном (PDMS). Завершающий этап очень важен для создания водоотталкивающего защитного слоя на поверхности нити, позволяющего продлить срок службы материала, предотвратив вымывание краски.
В качестве красителей для нитей были использованы мезо-тетрафенилпорфирин (MnTPP) и бромтимоловый синий, которые остро реагируют на присутствие аммиака, а также метиловый красный, вступающий в реакцию с хлористым водородом. Как известно, эти газы считаются опасными для здоровья человека, при этом могут обнаруживаться на химических производствах, при изготовлении и использовании удобрений и чистящих средств, т. е. в обычной бытовой и рабочей жизни людей. Измерения с помощью спектрометров позволили сделать вывод, что при возрастании концентрации газов в воздухе оттенок одежды становится глубже. И не важно, происходит измерение на воздухе или под водой — гидрофобный герметик PDM, как оказалось, хоть и не пропускает молекулы воды, защищая нити от намокания, но до красителей вполне доходят растворенные в воде газы. Так что «умная одежда» способна выявить наличие аммиака даже в водном растворе.
