Новости химической науки > Ткань-хамелеон сможет сообщить о недостатке кислорода

Исследователи из Китая создали ткань, меняющую ткань при падении содержания кислорода в атмосфере ниже определенного уровня. Новая ткань может применяться для изготовления спецодежды, которая позволила бы шахтерам, альпинистам и космонавтам легко отслеживать содержание кислорода и принимать соответствующие меры, если его содержание в воздухе упадет до опасных пределов.

Красители в ткани-хамелеоне возбуждаются под действием ультрафиолета и излучают в видимой области спектра, это излучение может быть зафиксировано цифровой камерой. На рисунке показано, как меняется окраска ткани в зависимости от содержания кислорода. (Рисунок из J. Mater. Chem., 2011, DOI: 10.1039/c1jm14162g)

Си Чен (Xi Chen) с коллегами из Университета Сяньмынь с помощью цифровой камеры продемонстрировал, как в режиме реального времени происходит изменение окраски ткани-хамелеона в зависимости от содержания кислорода в окружающем воздухе, это изменение происходит достаточно быстро для того, чтобы быстро определить опасное для человека падение концентрации кислорода. По словам Чена, идея создать быстрый и надежный индикатор на кислород пришла к нему после ряда телевизионных сюжетов об авариях на шахтах и случаях гибели шахтеров, связанных с нехваткой кислорода.

Исследователи получили новый детектор следующим образом – они нанесли чувствительные к содержанию кислорода микрочастицы из полистирола на хлопковые нити, затем эти нити использовались для создания ткани. Для приобретения чувствительности к кислороду полимерные микрочастицы обрабатывали гидрофобный стильбеновым красителем – фоном и чувствительным к кислороду красным красителем. По словам исследователей, сложнее всего было подобрать подходящие красители, которые должны были характеризоваться следующими свойствами – гидрофобностью, фотостабильностью, низкой токсичностью (или отсутствием токсичности вообще), а также они не должны были вымываться из ткани со временем или в результате обработки.

Красители в ткани возбуждаются ультрафиолетовым излучением и излучают в видимой области. Поскольку и синий цвет красителя, обеспечивающего фон-сравнение и красный цвет красителя, «чувствующего» присутствие кислорода соответствуют обрабатываемым цифровой камерой каналам красного и синего цвета. Определение строится следующим – синий краситель не отвечает на содержание кислорода, интенсивность его окраски всегда остается постоянной, интенсивность окраски красного красителя падает при понижении содержания кислорода, соответственно из-за смешения двух цветов цвет ткани проходит все оттенки от синего до фиолетового.

Другие существующие колориметрические сенсоры на кислород обладают рядом проблем: для их работы требуются специальные лампы для возбуждения и оптические фильтры, ошибки определения может вызывать неоднородное распределение красителя в образце; эти сенсоры сложны в эксплуатации, отличаются невысоким уровнем люминесценции, часто при их работе могут выделяться токсичные вещества, новая же сенсорная система, по словам Чена, успешно решает все эти проблемы.

Питер Дуглас (Peter Douglas), эксперт по кислородным сенсорам из Университета Свонси (Великобритания) отмечает, что работа Чена представляет собой хороший пример применения хемочувствительных веществ в рамках науки о материалах. Он добавляет, что хотя в самое ближайшее время вряд ли можно ожидать практического применения новой методики определения кислорода, рана или поздно она будет коммерциализирована.

Источник: J. Mater. Chem., 2011, DOI: 10.1039/c1jm14162g

метки статьи: #аналитическая химия, #бытовая химия, #химическая технология, #химия полимеров