Nyt materiale kan gøre tøj til en sundhedsmonitor

Forskere har rapporteret om et nyt materiale, bøjelig nok til at blive vævet ind i stof, men gennemsyret af føleegenskaber, der kan tjene som et tidligt advarselssystem for skader eller sygdom.

Materialet, beskrevet i et papir udgivet af ACS Anvendte nanomaterialer , involverer brugen af ​​kulstof-nanorør og er i stand til at registrere små ændringer i kropstemperaturen og samtidig opretholde en bøjelig uordnet struktur – i modsætning til en stiv krystallinsk struktur – hvilket gør den til en god kandidat til genanvendelige eller engangs-bærbare menneskelige kropstemperatursensorer. Ændringer i kropsvarmen ændrer den elektriske modstand, advare en person, der overvåger denne ændring, om det potentielle behov for intervention.

"Din krop kan fortælle dig, at der er noget galt, før det bliver tydeligt, " sagde Seamus Curran, en fysikprofessor ved University of Houston og medforfatter på papiret. Mulige anvendelser spænder fra at opdage dehydrering hos en ultramarathonløber til begyndelsen af ​​et tryksår hos en plejehjemspatient.

Forskerne sagde, at det også er omkostningseffektivt, fordi de nødvendige råmaterialer bruges i relativt lave koncentrationer.

Opdagelsen bygger på arbejde, Curran og forskerne Kang-Shyang Liao og Alexander J. Wang begyndte for næsten et årti siden, da de udviklede en hydrofob nanocoating til klud, som de forestillede sig som en beskyttende belægning til tøj, tæpper og andre fiberbaserede materialer.

Wang er nu ph.d. studerende ved Technological University Dublin, arbejder i øjeblikket med Curran på UH, og er korresponderende forfatter til avisen. Ud over Curran og Liao, andre involverede forskere inkluderer Surendra Maharjan, Brian P. McElhenny, Ram Neupane, Zhuan Zhu, Shuo Chen, Oomman K. Varghese og Jiming Bao, hele UH; Kourtney D. Wright og Andrew R. Barron fra Rice University, og Eoghan P. Dillon fra Analysis Instruments i Santa Barbara.

Materialet, skabt ved hjælp af poly(octadecylacrylat)-podede flervæggede kulstofnanorør, er teknisk kendt som en nanocarbon-baseret forstyrret, ledende, polymer nanokomposit, eller DCPN, en klasse af materialer, der i stigende grad anvendes i materialevidenskab. Men de fleste DCPN-materialer er dårlige elektroledere, hvilket gør dem uegnede til brug i bærbare teknologier, der kræver, at materialet registrerer små ændringer i temperaturen.

Det nye materiale blev fremstillet ved hjælp af en teknik kaldet RAFT-polymerisation, Wang sagde, et kritisk trin, der gør det muligt for den vedhæftede polymer at blive koblet elektronisk og fononisk med det flervæggede carbonnanorør gennem kovalent binding.

Som sådan, subtile strukturelle arrangementer forbundet med systemets glasovergangstemperatur forstærkes elektronisk for at frembringe de usædvanligt store elektroniske svar, der er rapporteret i avisen, uden de negative forhold forbundet med fast-flydende faseovergange. De subtile strukturelle ændringer forbundet med glasovergangsprocesser er normalt for små til at producere tilstrækkeligt store elektroniske svar.