Indtil for nylig, end du måske troede - i midten af 1980'erne - brugte minearbejdere burekanarier som et tidligt advarselssystem for kulilte. Fuglene er ultrafølsomme over for virkningen af giftige gasser, så når man kølede over minearbejderne vidste det, at det var tid til at få frisk luft. Kanarier blev i sidste ende erstattet af mere human teknologi - digitale sensorer svarende til kulilte-detektorerne, som mange af os nu har i vores hjem.
Men forestil dig, om gruvearbejdere - eller soldater eller redningsarbejdere - i stedet simpelthen kunne tage på en skjorte, der ville ændre farve i nærvær af farlig gas.
Det er den teknologi, der i øjeblikket er ved at blive udviklet på Tufts University, hvor forskere har skabt farvede tråde, der ændrer farve i nærvær af kulilte og andre farer. De håber, at trådene til sidst kan væves i smart tøj til gavn for arbejdstagerne på forskellige områder. Dette tøj kan potentielt være endnu mere overkommeligt og let at bruge end nuværende metoder til gasdetektion, siger forskere.
”Vi ønskede at udvikle en løsning til miljøovervågning, hvor du ikke behøvede at huske at bringe sensoren med dig, ” siger Rachel Owyeung, en kandidatstuderende i kemisk og biologisk teknik ved Tufts. "Med vores gasfølsomme vaskbare tråde kan sensoren indlejres i noget, du allerede har på dig, f.eks. En skjorte."
Owyeung var hovedforfatter af et artikel om teknologien, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Scientific Reports .
Forskerne studerede tre slags farvestoffer: MnTPP, methylrød og bromothymolblå. MnTPP og bromothymol blå detekterer ammoniak, mens methylrød detekterer hydrogenchlorid, som begge kan skade øjnene, huden og luftvejene. De brugte en speciel proces til at binde farvestoffet til tråden ved at behandle det med eddikesyre, hvilket gør tråden grovere og giver mulighed for en fastere fastgørelse. De påførte derefter en polymer på tråden for at skabe en vandafvisende forsegling. På denne måde kan det resulterende tøj vaskes uden farvestoffet udvaskes.
Den farveændring, der sker, når trådene udsættes for gas, kan ses med det blotte øje eller med et smartphone-kamera. Kameraet giver mulighed for endnu mere følsom detektion, idet der læses subtile farveændringer, der forekommer, når farlige stoffer er helt op til 50 dele pr. Million.
Tøj eller materialer fremstillet af farveændringstrådene kunne have en lang række anvendelser. Det kan bruges af arbejdere, der beskæftiger sig med rengøringsmateriel, gødning eller kemisk fremstilling, materialer, der alle kan udsende farlige gasser. Det kunne hjælpe militært personale med at undgå kemiske våben. Det kunne endda bruges under vand - gassensorerne er stabile i vand, så de kan registrere opløste gasser. Dette kan være nyttigt i olie- og gasudforskningsindustrien. Det kan også have medicinsk anvendelse ved at detektere gasniveauer i blod eller andre biologiske væsker som en måde at diagnosticere sygdomme. Holdet håber, gasdetektionstøj kan være særligt nyttigt i miljøer med lave ressourcer, hvor arbejdstagere muligvis ikke har adgang til eller træner på digitale enheder.
”Min favoritapplikation, som en person, der arbejder i et forskningslaboratorium hver dag, indlejrer vores tråde i laboratoriefrakker, ” siger Owyeung. ”Det kræves, at jeg altid har laboratoriefrakken, og hvis plasteret i min labfrakke skulle ændre farve, ville jeg vide, at der er nogle flygtige forbindelser i mit arbejdsområde. Dette giver mig overvågning i realtid af mit umiddelbare område, så det kan fremskynde min responstid for at sikre min sikkerhed og andres sikkerhed. "
Holdets næste trin vil være at undersøge nærmere, hvordan de kan bruge trådene til at detektere opløste gasser i vand.
”Anvendelsen af pH-følsomme farvestoffer på tekstiler er ikke ny, men forfatterens specifikke anvendelse - gasdetektion - synes ny for mig og er interessant, ” siger Harold Freeman, professor i tekstilkemi ved North Carolina State University.
Freeman siger, at teknologien passer ind i den aktuelle forskning på elektroniske tekstiler med indlejrede sensorer til overvågning af kropslige funktioner.
”Det ser ud til at være logisk at udvide den nuværende teknologi til at detektere skadelige atmosfæriske gasser, ” siger han.
Kanarier overalt er sikker på at godkende.
