غلبه بر محدودیتهای حسگرهای پوشیدنی
تقاضا برای تولید حسگرهای پوشیدنی که بتوانند روی پوست یا ماسکها نصب شوند و گازهای سمی را در لحظه تشخیص دهند، طی سالهای اخیر افزایش یافته است. برای اینکه چنین ابزاری در بلندمدت کاربردی باشد، باید همزمان سبک و انعطافپذیر باشد و اجازه دهد هوا و رطوبت بهراحتی از آن عبور کنند. از سوی دیگر، سرعت تشخیص مقادیر بسیار کم گازها، یکی از چالشهای اصلی در طراحی این تجهیزات است.
نانوتوریهای ساختهشده از نانوالیاف پلیمری پیش از این قابلیت تنفس و انعطافپذیری بالایی ارائه میدادند، اما در زمینه مساحت سطح و عملکرد کلی محدود بودند. مشکل اصلی اینجا بود که پلیمرها در برابر حرارت آسیبپذیرند، در حالی که تولید نانومواد کربنی کاربردی مانند گرافین، نیازمند پردازش در دماهای بسیار بالا است؛ همین تضاد، ساخت مستقیم گرافین روی سطوح پلیمری را دشوار میکرد.
مهندسی نانوساختارها در موسسه DGIST
گروهی از پژوهشگران کره جنوبی به سرپرستی «سونگوون لی» (Sungwon Lee)، استاد موسسه علوم و فناوری دائگو گیونگبوک (DGIST)، راهکاری برای عبور از این بنبست فنی یافتند. آنها روشی ابداع کردند که امکان تشکیل مستقیم نانودیوارههای گرافین را روی سطح یک نانوتوری سهبعدی (متشکل از نانوفیبرهای پلیمری مقاوم در برابر حرارت) فراهم میکند.
این تیم با بهکارگیری روش «رسوب بخار شیمیایی پلاسما» در دمای پایین، موفق شدند نانودیوارههای گرافین را بهصورت عمودی در امتداد سطوح فیبرها شکل دهند، بدون آنکه ساختار نانوفیبرهای زیرین تخریب شود. این دستاورد در واقع ایجاد یک ساختار سلسلهمراتبی «نانو روی نانو» است که عملکرد حسگرهای گازی پوشیدنی را بهشدت ارتقا میدهد.
کاربردهای صنعتی و پیشبینیهای آینده
بهبود سطح تعامل با گازها در این ساختار جدید، دقت و سرعت تشخیص را افزایش میدهد. انتظار میرود این فناوری در نسل بعدی حسگرهای پوشیدنی در دو حوزه اصلی به کار گرفته شود:
- نظارت لحظهای بر محیطهای تنفسی افراد در مناطق پرخطر.
- شناسایی سریع گازهای خطرناک در محیطهای صنعتی و کارخانجات.