Inntil for nylig enn du kanskje trodde - på midten av 1980-tallet - brukte gruvearbeidere kanarifugler som et varslingssystem for karbonmonoksid. Fuglene er ultrafølsomme for virkningen av giftige gasser, så når man kjølte over gruvearbeiderne visste det at det var på tide å få frisk luft. Kanariøyene ble til slutt erstattet av mer human teknologi - digitale sensorer som ligner på karbonmonoksyddetektorene mange av oss nå har i våre hjem.
Men forestill deg om gruvearbeidere - eller soldater eller redningsarbeidere - i stedet ganske enkelt kunne ha på seg en skjorte som ville endre farge i nærvær av farlig bensin.
Det er teknologien som nå utvikles ved Tufts University, der forskere har laget fargede tråder som endrer farge i nærvær av karbonmonoksid og andre farer. De håper trådene etter hvert kan bli vevd i smarte klær for å komme arbeidstakere til gode på en rekke felt. Denne klæren kan potensielt være enda mer overkommelig og enkel å bruke enn dagens metoder for gassdeteksjon, sier forskere.
"Vi ønsket å utvikle en løsning for miljøovervåkning, der du ikke måtte huske å ta med sensoren, " sier Rachel Owyeung, en doktorgradsstudent i kjemisk og biologisk ingeniørfag ved Tufts. "Med våre gassfølende vaskbare tråder kan sensoren bygges inn i noe du allerede hadde på deg, for eksempel en skjorte."
Owyeung var hovedforfatter av en artikkel om teknologien, som nylig ble publisert i tidsskriftet Scientific Reports .
Forskerne studerte tre typer fargestoff: MnTPP, metylrødt og bromotymolblått. MnTPP og bromothymol blue oppdager ammoniakk, mens metylrød oppdager hydrogenklorid, som begge kan skade øyne, hud og luftveier. De brukte en spesiell prosess for å binde fargestoffet til tråden ved å behandle det med eddiksyre, noe som gjør tråden grovere og gir mulighet for et fastere feste. De påførte deretter en polymer på tråden for å lage en vannavvisende forsegling. På denne måten kan det resulterende plagget vaskes uten at fargestoffet utvaskes.
Fargeendringen som skjer når trådene blir utsatt for gass, kan sees med det blotte øye, eller med et smarttelefonkamera. Kameraet gir mulighet for enda mer følsom deteksjon, og leser subtile fargeendringer som oppstår når farlige stoffer er så lave som 50 deler per million.
Klær eller materialer laget av fargeendringstrådene kan ha et stort utvalg av bruksområder. Det kan brukes av arbeidere som arbeider med rengjøringsmateriell, gjødsel eller kjemisk produksjon, materialer som alle kan avgi farlige gasser. Det kan hjelpe militært personell med å unngå kjemiske våpen. Det kan til og med brukes under vann - gasssensorene er stabile i vann, slik at de kan oppdage oppløste gasser. Dette kan være nyttig i olje- og gassutforskningsindustrien. Det kan også ha medisinsk bruk ved å oppdage gassnivåer i blod eller andre biologiske væsker som en måte å diagnostisere sykdommer på. Teamet håper at klær for gassdeteksjon kan være spesielt nyttige i miljøer med lite ressurser, der arbeidstakere kanskje ikke har tilgang til eller opplæring på digitale enheter.
"Min favorittapplikasjon, som noen som jobber i et forskningslaboratorium hver dag, legger inn trådene våre i laboratoriefrakker, " sier Owyeung. “Jeg er pålagt å bruke laboratoriefrakken til enhver tid, og hvis lappen i lablakken min skulle endre farge, ville jeg vite at det er noen flyktige forbindelser i arbeidsområdet mitt. Dette gir meg overvåkning i sanntid av mitt nærområde, slik at det kan fremskynde responstiden min for å sikre min sikkerhet og andres sikkerhet. "
Teamets neste trinn vil være å undersøke nærmere hvordan de kan bruke trådene til å oppdage oppløste gasser i vann.
"Bruken av pH-følsomme fargestoffer på tekstiler er ikke ny, men forfatternes spesifikke anvendelse - gassdeteksjon - virker ny for meg, og er interessant, " sier Harold Freeman, professor i tekstilkjemi ved North Carolina State University.
Freeman sier at teknologien passer inn i dagens forskning på elektroniske tekstiler med innebygde sensorer for å overvåke kroppslige funksjoner.
"Det virker logisk å utvide den nåværende teknologien til å oppdage skadelige atmosfæriske gasser, " sier han.
Kanarifuglene overalt er sikker på å godkjenne.
