Os engenheiros da Tufts University desenvolveram um novo método de fabricação para criar fios tingidos que mudam de cor quando detectam uma variedade de gases. Os pesquisadores demonstraram que os fios podem ser lidos visualmente, ou ainda mais precisamente com o uso de uma câmera de smartphone, para detectar mudanças de cor devido a analitos tão baixos quanto 50 partes por milhão. Tecido em roupas, inteligente, fios de detecção de gás podem fornecer um material reutilizável, lavável, e um ativo de segurança acessível na área médica, local de trabalho, ambientes militares e de resgate, eles dizem. O estudo, publicado hoje no jornal Relatórios Científicos , descreve o método de fabricação e sua capacidade de se estender a uma ampla gama de corantes e detecção de misturas gasosas complexas.

Embora não substitua a precisão dos dispositivos eletrônicos comumente usados ​​para detectar gases voláteis, incorporação de detecção de gás em têxteis permite uma leitura sem equipamento, sem a necessidade de treinamento especializado, dizem os pesquisadores. Essa abordagem pode tornar a tecnologia acessível a uma força de trabalho em geral, ou para comunidades com poucos recursos que podem se beneficiar das informações que os têxteis fornecem.

O estudo usou um corante à base de manganês, MnTPP, vermelho de metila, e azul de bromotimol para comprovar o conceito. MnTPP e azul de bromotimol podem detectar amônia, enquanto vermelho de metila pode detectar cloreto de hidrogênio - gases comumente liberados de materiais de limpeza, fertilizantes e produção de produtos químicos e materiais. Um processo de três etapas "prende" a tinta no fio. O fio é primeiro mergulhado na tinta, então tratado com ácido acético, o que torna a superfície mais grossa e incha a fibra, possivelmente permitindo mais interações de ligação entre o corante e a banda de rodagem. Finalmente, o fio é tratado com polidimetilsiloxano (PDMS), que cria uma flexibilidade, vedação física em torno do fio e corante, que também repele a água e evita que a tinta escorra durante a lavagem. Mais importante, o PDMS também é permeável a gases, permitindo que os analitos atinjam os corantes ópticos.

"Os corantes que usamos funcionam de maneiras diferentes, para que possamos detectar gases com diferentes químicas, "disse Sameer Sonkusale, professor de engenharia elétrica e da computação na Escola de Engenharia da Universidade de Tufts, que chefia o Nano Lab em Tufts e é o autor correspondente do estudo. A equipe de Sonkusale usou corantes simples que detectam gases com propriedades ácidas ou básicas. "Mas, como estamos usando um método que efetivamente prende a tinta ao fio, em vez de depender tanto da química de ligação, temos mais flexibilidade para usar corantes com uma ampla gama de químicas funcionais para detectar diferentes tipos de gases, " ele disse.

Os corantes testados mudaram de cor de uma forma que é dependente e proporcional à concentração do gás medida usando métodos espectroscópicos. Entre a precisão de um espectrômetro e o olho humano está a possibilidade de usar smartphones para ler e quantificar as mudanças de cor ou interpretar assinaturas de cores usando vários fios e tintas. "Isso nos permitiria ampliar a detecção para medir muitos analitos de uma vez, ou para distinguir analitos com assinaturas colorimétricas exclusivas, "disse Sonkusale.

Os fios até trabalharam debaixo d'água, detectar a existência de amônia dissolvida. "Embora o selante PDMS seja hidrofóbico e mantenha a água fora da rosca, os gases dissolvidos ainda podem chegar ao corante para serem quantificados ", disse Rachel Owyeung, autor principal e aluno de pós-graduação no Departamento de Engenharia Química e Biológica da Tufts. "Como sensores de gás dissolvido, imaginamos tecidos inteligentes detectando dióxido de carbono ou outros compostos orgânicos voláteis durante a exploração de petróleo e gás como uma aplicação possível. "

Uma vez que a lavagem repetida ou o uso subaquático não dilui a tinta, os threads podem ser confiáveis ​​para detecção quantificável consistente muitas vezes, disseram os pesquisadores.