Efter træk fra fitness-trackere har der været et pres for at udvikle personlige miljøskærme - en ny race af bærbar teknologi, der indsamler data om luftbårne toksiner og formidler det til brugerne. En gruppe forskere ved RMIT University i Australien har taget et betydeligt skridt i denne retning og skabt tynde, fleksible sensorer, der kan placeres på din hud eller i dit tøj for at spore eksponering for farlige gasser og UV-stråler.
Relateret indhold
- Med bærbare enheder, der overvåger luftkvaliteten, kan videnskabsmænd skare kilder til forureningskort
”Vi var interesseret i at lave en enhed, der kunne opdage farer, der generelt ikke genkendes af vores sanser, ” siger Philipp Gutruf, hovedforfatteren af en nyligt offentliggjort undersøgelse. "Disse farer er ofte ikke rigtig alvorlige, hvis de bemærkes tidligt nok, men bliver virkelig farlige, når du udsættes for faren for længe."
Tricket var at fremstille elastisk elektronik, der kunne bøjes uden at bryde. Gutruf og hans team gravede først ind i materialevidenskaben og arbejdede derefter med at inkorporere miljøsensorerne. De trykte halvledere på supertynde film lavet af billig, let tilgængelig elastomer polydimethylsiloxan, en type silikone, de havde arbejdet med i tidligere undersøgelser. Derefter stablede de disse film i lag, så hvis ikke et enkelt lag brød, ville det hele ikke knuste.
”Vi kan få sprøde materialer til at strække og bøje ved hjælp af en teknologi kaldet mikrotektonik, ” siger Gutruf. ”Denne nye effekt er afhængig af overlappende tynde film i en mode meget lig tektoniske plader, der danner jordskorpen. Denne teknologi giver os mulighed for at bringe de vigtigste ingredienser til elektronik til en stretchbar platform. ”
Når de bestemte materialet, så forskerne på, hvordan de kunne bruge filmene til at mærke farlige gasser, som brint og nitrogendioxid, og til at reagere på skadelige UV-stråler. De indsatte tynde lag reaktive oxider i silikonen, så sensorerne kunne registrere gasserne, men alligevel være fleksible og elastiske nok til at blive inkorporeret i et tøjstykke eller en plaster, der klæber fast på huden.
For eksempel overtrukte forskerne UV-sensorer med zinkoxid, den aktive ingrediens i solcreme. Når de blev udsat for lys, opladte zinkoxid sensorerne. ”UV-sensorerne fungerer ved at absorbere UV-strålingen, såsom stråler fra solen, hvilket gør enheden mere ledende, ” siger Gutruf.
Gassensorerne fungerer på samme måde. De er beregnet til specifikke gasser, og når de udsættes for høje niveauer af en bestemt gas - f.eks. Nitrogendioxid - bærer de en afgift. ”Konduktiviteten stiger eller falder baseret på den type gas, der findes i den omgivende atmosfære, ” siger han.
I fremtiden kunne de strækbare plaster anvendes til at forhindre solskoldning eller til at forudsige astmaanfald, men de har også potentiale til at være livreddende på steder som miner eller kulfyrede kraftværker, hvor høje niveauer af gasser kan være giftige. EPA eksperimenterer med lignende teknologi. Nanosensorer bliver en del af agenturets minerydningsprojekter og andre oprydninger, fordi de kan implementeres billigt, hurtigt og mange steder.
"I de senere år er nanoteknologi steget i spidsen, og de nye egenskaber og forbedrede reaktiviteter, som nanomaterialer tilbyder, kan muligvis tilbyde et nyt lavprisparadigme til løsning af komplekse miljø- og ingeniørproblemer, " Madeleine Nawar, projektleder ved EPA's strålebeskyttelsesafdeling sagde det i en rapport.
Indtil videre er Gutrufs sensorer kun testet i laboratoriet. Han har mistanke om, at det vil gå fire år, før sensorerne er kommercielt tilgængelige, men mulighederne for at spore miljøforurenende stoffer med dem er uendelige.
”I princippet kan næsten alle kendte stoffer på en eller anden måde påvises, ” siger han.
