p Uma nova compreensão dos nanomateriais, abordagens de design e fabricação de sensores podem ajudar a avançar com elasticidade, sensores de gás vestíveis que monitoram biomarcadores gasosos em humanos e gases tóxicos em um ambiente exposto, de acordo com pesquisadores da Penn State. p Liderado por Huanyu "Larry" Cheng, Dorothy Quiggle Professora de Desenvolvimento de Carreira no Departamento de Ciências da Engenharia e Mecânica da Penn State, a equipe de pesquisa publicou recentemente uma revisão do estado atual dos sensores extensíveis de detecção de gás em Tendências em química analítica .

p Desenvolvimentos recentes em tecnologias de detecção de gás tornaram possível detectar biomarcadores gasosos em humanos monitorando o processo metabólico através da respiração exalada ou transpiração da pele e detectar gases tóxicos ou prejudiciais no ambiente ao redor dos humanos. Os movimentos humanos que esticam significativamente a pele podem degradar ou deformar os sensores, tornando-o incapaz de detectar gases com precisão. Para fazer um sensor mais resistente, Cheng e sua equipe investigaram os métodos de fabricação de sensores mais eficazes que poderiam funcionar para uma variedade de aplicações.

p "Com os desenvolvimentos recentes na análise da respiração, estamos começando a ganhar impulso para desenvolver um sensor de gás que poderia ter uma plataforma maior de aplicações, "Cheng disse.

p De acordo com Cheng, os sensores de gás podem ajudar a fornecer um diagnóstico médico precoce, detectando compostos orgânicos voláteis (VOCs) da respiração humana, o que pode indicar a presença de várias doenças, incluindo disenteria amebiana, infecções bacterianas intestinais e câncer. Os sensores anteriores só podiam monitorar os níveis de glicose e pH.

p "Pela transpiração da pele humana e pela respiração exalada, temos cerca de 2, 600 biomarcadores na forma de gás, "Cheng disse." Isso nos dá informações vitais que podemos alavancar no desenvolvimento de diagnósticos de doenças. "

p Além de monitorar esses biomarcadores, os sensores podem detectar níveis perigosos de gases tóxicos que podem estar presentes no ambiente ao redor de um ser humano. Por exemplo, os sensores podem detectar níveis perigosos de metano em minas de carvão e, potencialmente, monitorar a saúde e a segurança dos mineiros de carvão.

p Os sensores de gás atuais exibem características semelhantes às versões que a equipe está estudando, mas eles têm falhas, de acordo com Cheng. Por exemplo, sensores de gás baseados em óxido de metal têm altas temperaturas de trabalho, tornando-os muito quentes para as pessoas usarem. Ao melhorar como os sensores de gás atuais são fabricados, Cheng disse que planeja desenvolver um sensor de gás mais confiável e seguro.

p Os pesquisadores estão especificamente interessados ​​em uma nova plataforma que integra diretamente o grafeno induzido por laser (LIG) por meio de um processo simples de gravação a laser. De acordo com Cheng, esta é uma maneira econômica de desenvolver uma forma mais sensível, sensor mais seletivo capaz de detectar rapidamente VOCs e gases nocivos em níveis ultrabaixos.

p LIG é altamente poroso e pode ser integrado com nanomateriais à base de carbono ou óxido de metal, que são altamente sensíveis a gases. A plataforma de Cheng consiste em laser LIG gravado em um filme que é transferido para um substrato macio e revestido com metal condutor para reduzir sua resistência. Por causa da resistência reduzida criada por meio deste método, o sensor pode induzir facilmente o autoaquecimento. O óxido de metal misturado integrado com a nova plataforma de detecção de gás LIG torna suas temperaturas de trabalho significativamente mais baixas do que o antigo sensor de gás baseado em óxido de metal.

p Cheng e seus colegas também estão estudando como as formas dos materiais compostos que compõem os vestíveis, sensores de gás extensíveis podem afetar seu desempenho de detecção ambiental.

p "Embora uma variedade de nanomateriais tenham sido aplicados para sensores de gás extensíveis, ainda há uma ampla gama de nanomateriais sensíveis a gás comumente usados ​​em sensores rígidos de gás que não são explorados em suas contrapartes extensíveis, "Cheng disse." Estamos muito interessados ​​em explorar esses novos nanomateriais para fornecer seletividade distinta, alta sensibilidade, respostas rápidas e limites de detecção amplos para uma nova classe de sensores de gás extensíveis. "