Nye bløde e-tekstiler kan tilbyde avanceret beskyttelse af soldater og nødpersonale

Ny teknologi, der udnytter elektroniske signaler i et smart stof, kan føre til avanceret udstyr til farligt materiale, der beskytter mod giftige kemikalier, ifølge forskning fra Dartmouth College.

Fremskridtet kan have store konsekvenser for militæret, beredskabspersonale og andre arbejdstagere, der er afhængige af "haz-mat" -beskyttelse for at udføre deres arbejde og beskytte andre.

I forskning offentliggjort i Journal of the American Chemical Society , kemiteamet til Katherine Mirica og Merry Smith beskriver oprettelsen af ​​nye smarte stoffer - navngivet SOFT, for selvorganiseret ramme om tekstiler-i det, der er kendt som den første demonstration af samtidig påvisning, fange, forkoncentration og filtrering af gasser i en bærbar, der bruger ledende, porøse materialer integreret i bløde tekstiler.

Ifølge undersøgelsen, de bløde enheder har potentiale til brug i sensingapplikationer lige fra gasdetektering i realtid i bærbare systemer, til elektronisk tilgængelige adsorberende lag i beskyttelsesudstyr som gasmasker.

"Ved at tilføje dette stof til en beskyttelsesdragt, sensorer kan advare brugeren, hvis et kemikalie trænger ind i gearet med farligt materiale, "sagde Katherine Mirica, en adjunkt i kemi ved Dartmouth College. "Dette er ikke kun passiv beskyttelse, tekstilet kan aktivt alarmere en bruger, hvis der er en revne eller defekt i stoffet, eller hvis funktionel ydeevne reduceres på anden måde. "

Blandt andre førstegange beskrevet i forskningen er fleksible, tekstilunderstøttede elektroniske sensorer baseret på materialer kendt som metal-organiske rammer, eller MOF'er. I undersøgelsen, forfatterne beskriver også en "enkel" tilgang til integration af disse ledende, porøse materialer til bomulds- og polyesterstof til fremstilling af e-tekstiler.

Som en del af undersøgelsen, Dartmouth -teamet demonstrerede, at det nye smarte stof kan opdage almindelige giftige kemikalier. Både bilens udstødningsforurenende stof, nitrogenoxid, og den ætsende gift, der minder mest om rådne æg, svovlbrinte, blev effektivt identificeret af SOFT -systemet. Ud over at mærke kemikalierne, de elektroniske tekstiler er i stand til at fange og filtrere de farlige toksiner.

"Metal-organiske rammer er fremtiden for designermaterialer, ligesom plast var i tiden efter anden verdenskrig, "sagde Mirica." Ved at integrere MOF'erne i vores SOFT -enheder, vi forbedrer ydeevnen for smarte stoffer dramatisk, der er afgørende for sikkerhed og sikkerhed. "

Forskergruppen beskriver også en et-trins e-tekstilfremstillingsmetode baseret på MOF'er, der sandsynligvis udgør den første brug af direkte selvsamling til at deponere det ledende materiale på tekstiler.

I en proces, som Mirica beskriver som "ligner en bygningsramme, der samler sig selv, "bomulds- og polyestertekstiler belagt med ledende krystaller på fiberniveau skabes ved direkte selvsamling af molekyler med organiske molekylære stivere forbundet af metalliske linkere fra opløsning.

Bærbar elektronik menes at have et stort potentiale på områder, herunder hjemlandssikkerhed, kommunikation og sundhedspleje. Soldater, nødpersonale, fabriksarbejdere og andre, der risikerer udsættelse for giftige kemikalier, kunne have gavn af de nye smarte stoffer. Materialerne kan også hjælpe medicinske patienter, der kræver overvågning af specifikke luftbårne kemikalier, der kommer fra miljøet eller endda fra deres egen krop.

Ifølge forskere, de bløde enheder med MOF'er viser pålidelig ledningsevne, øget porøsitet, fleksibilitet og stabilitet til vask. Stofferne er også stabile i varme, har en god holdbarhed og bevarer et komplet anvendelsesområde under fugtige forhold.

Selvom teknologien kræver yderligere udvikling, før den kan bruges i state-of-the-art bærbare systemer, forfatterne håber, at fremstillingsmetoden har potentiale til at blive udvidet til andre systemer, producerer en række nye, multifunktionelle e-tekstiler med meget afstembare egenskaber og et væld af nye applikationer inden for bærbare og bærbare enheder.