Следуя хвостам фитнес-трекеров, был сделан шаг в разработке персональных мониторов окружающей среды - нового поколения носимых технологий, которые собирают данные о находящихся в воздухе токсинах и передают их пользователям. Группа исследователей из Университета RMIT в Австралии сделала значительный шаг в этом направлении, создав тонкие гибкие датчики, которые можно разместить на вашей коже или на вашей одежде для отслеживания воздействия опасных газов и ультрафиолетовых лучей.
Связанный контент
- С носимыми устройствами, которые контролируют качество воздуха, ученые могут краудсорсинг карты загрязнения
«Мы были заинтересованы в создании устройства, которое могло бы обнаруживать опасности, которые обычно не распознаются нашими органами чувств», - говорит Филипп Гутруф, ведущий автор недавно опубликованного исследования. «Эти опасности часто не очень серьезны, если замечены достаточно рано, но становятся очень опасными, когда вы слишком долго подвергаетесь опасности».
Хитрость заключалась в создании эластичной электроники, которая могла сгибаться, не ломаясь. Гутруф и его команда сначала углубились в материаловедение, а затем работали над включением датчиков окружающей среды. Они печатали полупроводники на сверхтонких пленках, изготовленных из дешевого, легкодоступного эластомерного полидиметилсилоксана, типа силикона, с которым они работали в предыдущих исследованиях. Затем они уложили эти пленки в слои, так что если один слой сломался, все это не сломалось бы.
«Мы можем заставить хрупкие материалы растягиваться и гнуться, используя технологию, называемую микротектоникой», - говорит Гутруф. «Этот новый эффект основан на перекрывающихся тонких пленках в мода очень похоже на тектонические плиты, которые образуют земную кору. Эта технология позволяет нам выводить ключевые компоненты для электроники на растягиваемую платформу ».
Как только они определили материал, исследователи посмотрели, как использовать пленки для определения опасных газов, таких как водород и диоксид азота, и для реагирования на вредные ультрафиолетовые лучи. Они вставили тонкие слои реактивных оксидов в силикон, чтобы датчики могли регистрировать газы, но при этом были достаточно гибкими и эластичными, чтобы их можно было надеть на предмет одежды или повязку на коже.
Например, исследователи покрыли ультрафиолетовые датчики оксидом цинка, активным ингредиентом солнцезащитного крема. При воздействии света оксид цинка заряжал датчики. «Ультрафиолетовые датчики работают, поглощая ультрафиолетовое излучение, такое как солнечные лучи, что делает устройство более проводящим», - говорит Гутруф.
Датчики газа работают аналогично. Они предназначены для определенных газов, и когда они подвергаются воздействию высоких уровней определенного газа, например, диоксида азота, они несут заряд. «Проводимость увеличивается или уменьшается в зависимости от типа газа, который присутствует в окружающей атмосфере», - говорит он.
В будущем эластичные участки могут быть использованы для предотвращения солнечных ожогов или для прогнозирования приступов астмы, но они также могут спасти жизнь в таких местах, как шахты или электростанции, работающие на угле, где высокие уровни газов могут быть токсичными. EPA экспериментирует с подобной технологией. Наносенсоры становятся частью проектов агентства по восстановлению шахт и других очистных работ, потому что они могут быть реализованы дешево, быстро и во многих местах.
«В последние годы нанотехнологии вышли на передний план, и новые свойства и повышенная реактивность, предлагаемые наноматериалами, могут предложить новую, недорогую парадигму для решения сложных экологических и инженерных проблем», - Мадлен Навар, руководитель проекта в отделе радиационной защиты EPA. сказал в отчете.
Пока что датчики Gutruf были протестированы только в лаборатории. Он подозревает, что пройдет четыре года, прежде чем датчики станут коммерчески доступными, но возможности для отслеживания загрязнителей окружающей среды с ними безграничны.
«В принципе, почти все известные вещества могут быть как-то обнаружены», - говорит он.
