211service.com
Oglekļa-nanocaurules vītne
Inteliģentie tekstilizstrādājumi var uzraudzīt dzīvībai svarīgās pazīmes, brīdināt par alergēniem un pat atvēsināt to valkātājus, kad temperatūra paaugstinās. Taču audumu savienošana ar sensoriem ir izrādījusies izaicinājums: vairums elektronisko tekstilizstrādājumu ir pārāk apjomīgi, lai tos varētu ērti valkāt, un ar tiem nevar veikt sarežģītas darbības. Tagad pētnieki ir pārklājuši parasto kokvilnas pavedienu ar ļoti vadošām, bioloģiski jutīgām oglekļa nanocaurulēm. Diegus var ieaust audumos, kas ir viegli un valkājami, bet darbojas kā vienkārši, jutīgi sensori, kas, cita starpā, var noteikt cilvēka asinis.
Nanocaurules tekstilizstrādājumi: Kokvilnas diegs, kas iemērc oglekļa nanocauruļu un vadošu polimēru maisījumā, pārvadā pietiekami daudz elektriskās strāvas, lai iedegtos gaismas diode.
Mēs vēlējāmies radīt alternatīvu iepriekš izstrādātajiem ļoti sarežģītajiem elektroniskajiem tekstilizstrādājumiem, saka Nikolass Kotovs , ķīmijas inženierijas profesors Mičiganas Universitātē. Daudzos elektroniskajos tekstilizstrādājumos ir iekļauti metāla pavedieni, kas ir smagi un pakļauti korozijai, vai optiskās šķiedras, kas ir apjomīgi. Un, lai gan citas grupas ir mēģinājušas tekstilizstrādājumos iekļaut oglekļa nanocaurules, kas var pārvadāt gan elektrisko strāvu, gan datus, pētniekiem nav bijuši panākumi.
Kotova audumi, kas izgatavoti, iemērcot kokvilnu oglekļa nanocauruļu un vadoša polimēra maisījumā, iztur lielāku strāvu nekā iepriekšējie nanocauruļu tekstilizstrādājumi. Darbā, kas publicēts tiešsaistē Nano burti , Kotovs parādīja, ka gaismas diode (LED), kas ievietota ķēdē starp diviem pārklātajiem kokvilnas pavedieniem, spīd spilgti. Demonstrācija, ka tekstils spēj pārvadāt tik lielu strāvu, ir elpu aizraujošs, saka Huans Hinestrosa , šķiedru zinātnes profesors un Kornela universitātes Tekstilizstrādājumu nanotehnoloģiju laboratorijas vadītājs.
Mičiganas grupa ir arī pirmā, kas demonstrē biosensēšanu ar nanocauruļu tekstilizstrādājumiem. Oglekļa nanocaurules tiek plaši izstrādātas ķīmiskai noteikšanai un klīniskai diagnostikai daļēji tāpēc, ka tās ir vienkārši izrotāt ar saistošām molekulām, piemēram, antivielām: kad mērķa molekula saistās ar nanocauruli, tā maina nanocaurules vadītspēju tādā veidā, kas ir nosakāms. Šajā gadījumā Kotovs dekorēja oglekļa nanocaurules ar antivielām pret cilvēka asins proteīna albumīnu, demonstrējot, ka tekstilizstrādājumus var izmantot cilvēka asiņu noteikšanai. Tekstilizstrādājumi nereaģē uz liellopu albumīnu, kas liecina, ka sensori ir ļoti specifiski to mērķim.
Darbs pavērs ceļu uz jaunas paaudzes valkājamiem materiāliem, prognozē Hinestrosa. Viņš stāsta, ka Kotova ar nanocaurulēm pārklātā kokvilna saglabā tekstila īpašības un pievieno jaunas funkcijas. Albumīnu uztverošs karavīru apģērbs varētu brīdināt attālās medicīnas komandas par faktu, ka karavīrs asiņo, saka Kotovs. Strāvas izmaiņas, kas norāda uz brūces klātbūtni, var uztvert valkājams dators, kas pēc tam nosūtītu ziņojumu. Tekstilizstrādājumi, kuros ir ar antivielām apstrādātas nanocaurules, var arī brīdināt lietotāju par alergēniem, apgaismojot gaismas diodes vai nosūtot ziņojumu uz mobilo tālruni. Apģērbs, kurā ir iekļautas vairākas jutīga auduma sloksnes, no kurām katra ir mērķēta uz citu biomarķieri vai tādiem parametriem kā temperatūra, būtu spējīgs sarežģītāk uzraudzīt dzīvības pazīmes.
Mēs tuvojamies viedo tekstilizstrādājumu mērķim, saka Pulikels Adžajans , Rīsas universitātes mašīnbūves un materiālu zinātnes profesors. Kotova darbs, viņš saka, ir labs pierādījums tam, ka tekstilizstrādājumi, kuros ir nanomateriāli, var darīt vairāk, nekā tikai vadīt elektrību.
Hinestrosa saka, ka oglekļa nanocauruļu iekļaušanas tekstilizstrādājumos priekšrocība ir tā, ka tās var veikt daudzas dažādas funkcijas, tāpēc nav nepieciešams pievienot papildu, apjomīgus komponentus. Viņš saka, ka jūs varat izmantot tos pašus pavedienus kā vadītājus, sensorus un kā signāla pārveidotājus. Piemēram, apģērbā, kas pielāgojas laikapstākļiem, oglekļa nanocaurules var uztvert temperatūru, pārnest rādījumus uz valkājamu datoru un pēc tam pārraidīt signālu no datora, kas virza šķiedras, lai tās atbilstu atvērtākai pinumam, ja ārā ir karsts.
Kotovs atzīmē, ka viņa tekstilizstrādājumu biosensēšanas mehānisms, kas balstās uz strāvas izmaiņām, nav sarežģīts. Vienkāršākā iespējamā scenārija gadījumā strāvas izmaiņas, kas norāda uz interesējošā proteīna klātbūtni, var nolasīt, izmantojot tikai akumulatoru un spuldzi. Neskatoties uz koncepcijas vienkāršību, jutīgums ir pārsteidzošs, saka Kotovs. Turpretim tradicionālajām proteīnu identificēšanas metodēm ir nepieciešami vairāki sagatavošanas posmi mitrā laboratorijā un fluorescences attēlveidošanas iekārtās.