Текстильные детекторы повысят безопасность производства

Инженеры из Университета Тафтса (штат Массачусетс, США) разработали новый способ изготовления окрашенных волокон, способных менять свой цвет при утечке газов. Исследователи продемонстрировали, что цветовая индикация волокон не только видна невооруженным глазом, но и может быть обнаружена камерой смартфона, что открывает широкие возможности для недорогого способа детекции утечек при производстве сельскохозяйственных удобрений, в медицине, во время проведения военных или спасательных операций, а также для утечки вредоносных веществ в окружающую среду.

В статье, опубликованной в журнале Scientific Reports, испытываемые волокна были окрашены в метиловый красный краситель, бромотимольный синий краситель и MnTPP, способные обнаруживать хлороводород и аммиак соответственно. Точность детекции аналита (искомого вещества) составляет порядка 50 частиц на миллион. Изначально волокна опускаются в краситель, а затем обрабатываются уксусной кислотой, в результате чего их поверхность становится более грубой. Сами волокна при этом разбухают, усиливая связывающее действие между красителем и тканью. Наконец, волокна проходят обработку полидиметилсилоксаном, в ходе которой образуется гибкое физическое уплотнение вокруг волокон и красителя, отталкивающее воду и предотвращающее вымывание красителя во время стирки. При всем при этом полидиметилсилоксан сохраняет газопроницаемость, позволяя аналитам взаимодействовать с детектирующим красителем.

Спектроскопический анализ показал достаточно высокую точность детекции, причем «умная» ткань адекватно реагировала на различные концентрации газа. Создатели также указывают на возможность использования смартфонов для считывания и количественной оценки изменений цвета или интерпретации цветовых сигнатур с использованием нескольких нитей и красителей.

«Это позволит нам расширить масштабы обнаружения, измерять несколько аналитов одновременно или выделить аналиты с уникальными колориметрическими сигнатурами», — говорит профессор Самир Сонкусейл (Sameer Sonkusale), автор исследования.

Интерес для экологов данное изобретение представляет тем, что текстильные детекторы исправно работают даже в воде, эффективно обнаруживая растворенный аммиак. По словам Рейчел Овиунг (Rachel Owyeung), одного из соавторов исследования, водостойкость волокон не мешает детекции углекислоты и других летучих органических соединений в воде, что позволяет использовать «умную» ткань многократно.

Несмотря на то, что новые волокна не способны заменить точность электронных детекторов, данное изобретение может быть весьма полезным для детекции утечки опасных для человека и окружающей среды газов без необходимости установки специального оборудования и обучения персонала.