پژوهشگران کره جنوبی با تلفیق نانودیوارههای گرافین و نانوفیبرهای پلیمری، گامی بلند در ارتقای عملکرد حسگرهای گازی برداشتند. سونگوون لی (Sungwon Lee)، استاد موسسه علوم و فناوری دائگو گیونگبوک (DGIST)، و تیمش توانستند با ایجاد یک معماری پیچیده، کارایی حسگرهای پوشیدنی را برای نظارت بر محیطهای تنفسی و شناسایی گازهای خطرناک در محیطهای صنعتی افزایش دهند.
غلبه بر تضاد دمایی در ساخت نانوساختارها
ساخت حسگرهای پوشیدنی که همزمان سبک، انعطافپذیر و نفوذپذیر باشند، چالشی قدیمی در علم مواد است. نانوتوریهای پلیمری بهدلیل انعطافپذیری بالا گزینهای ایدهآل هستند، اما یک نقطه ضعف جدی دارند: حساسیت شدید به گرما. از سوی دیگر، تولید نانومواد کربنی کاربردی مانند گرافین، معمولاً نیازمند پردازش در دمای بسیار بالا است که باعث تخریب پلیمرها میشود.
تیم پژوهشی برای حل این تناقض، از روش «رسوب بخار شیمیایی پلاسما در دمای پایین» استفاده کردند. آنها با این متد، نانودیوارههای گرافین را بهصورت عمودی در امتداد سطوح نانوفیبرهای مقاوم به حرارت قرار دادند. نتیجه این فرآیند، ایجاد یک ساختار سلسلهمراتبی است که بدون تغییر در ماهیت نانوفیبرها، سطح تماس را برای تعامل با گازها بهطور چشمگیری افزایش میدهد.
ویژگیهای کلیدی حسگر جدید
این فناوری اجازه میدهد حسگرها بهراحتی به پوست یا ماسکهای تنفسی متصل شوند و بدون ایجاد مزاحمت برای کاربر، محیط اطراف را پایش کنند. ویژگیهای فنی این دستاورد عبارت است از:
- تشخیص سریع:توانایی شناسایی مقادیر بسیار کم گازهای سمی در لحظه.
- حفظ قابلیت تنفس:ساختار نانوتوری اجازه عبور هوا و رطوبت را میدهد و مانع خفگی یا ایجاد رطوبت در زیر حسگر نمیشود.
- پایداری ساختاری:استفاده از نانوفیبرهای مقاوم در برابر حرارت که دوام حسگر را در محیطهای صنعتی بالا میبرد.
- انعطافپذیری:وزن سبک و قابلیت خم شدن که برای استفادههای بلندمدت ضروری است.
انتظار میرود نسل بعدی حسگرهای پوشیدنی با بهرهگیری از این تکنولوژی، استانداردهای جدیدی در ایمنی محیطهای صنعتی و پایش سلامت تنفسی افراد ایجاد کنند.