Новости химической науки > Хлопковая нить проследит за дегидратацией спортсменов

Исследователи из Италии интегрировали устройство, отслеживающее концентрацию соли в поте, в хлопковую нить. Затем нить может быть воткана в ткань и применяться для отслеживания степени дегидратации спортсменов за счет измерения интенсивности их потоотделения.

Капля жидкого электролита, контактирующая с нитью. (Рисунок из J. Mater. Chem., 2012, DOI: 10.1039/c2jm34898e)

В качестве электронных сенсоров давно было предложено применять функционализированные волокна, которые можно воткать в ткань одежды, однако до недавнего времени такие волокна могли работать только в гелях или твердых электролитов, что обуславливает необходимость применения сложных методик интегрирования функционализированной нити в тканный материал или же такие детекторы оказывались бесполезны при анализе жидкостей.

Для решения этих проблем Никола Коппеде (Nicola Coppedè) с коллегами разработали устройство, которое может использовать жидкость (в данном случае пот) в качестве электролита и, таким образом, выполнять роль жидкого сенсора.

Исследователи функционализировали хлопковое волокно электропроводным полимером PEDOT:PSS (так обозначается сополимер поли(3,4-этилендиокситиофен):полистиролсульфонат) и серебряным проводом. По словам Коппеде, такие волокна полностью совместимы со стандартной тканью. Даже будучи импрегнированными электропроводным полимером, нить сохраняет свои механические характеристики, а тонкие серебряные провода уже достаточно часто применяются при изготовлении тканей специального назначения.

Функционализированные волокна могут применяться для измерения силы тока, протекающего по этой нити, когда между ней и серебряным проводом появляется контакт (этот контакт обеспечивается потом атлета). Напряжение, подающееся на серебряный провод, способствует перемещению ионов, содержащихся в жидкости (поте) к хлопковой нити, изменяя ее проводимость. Проводимость будет зависеть от концентрации ионов, содержащихся в жидкости.

Коппеде поясняет, что исследователи использовали сенсор для определения концентрации соли в поте человека. Новое устройство было испытано на спортсменах, которые 10 минут кардионагрузки и через 40 минут, после чего результаты сравнили. Было обнаружено, что для всех испытуемых концентрация соли уменьшалась. Он добавляет, что с помощью простого и дешевого электрохимического прибора, который можно интегрировать в одежду, появляется возможность определять степень гидратации спортсмена в режиме реального времени.

Коппеде отмечает, что новая система может применяться не только для мониторинга состояния спортсменов, но и для мониторинга состояния пациентов, находящихся без сознания – внедренный в одежду детектор, позволяющий следить за потоотделением таких пациентов, может оказать неоценимую помощь врачам.

Цзыцзянь Чжэн (Zijian Zheng) из Политехнического Университета Гонконга отмечает, что работа Коппеде весьма интересна и представляет собой важный шаг в разработке «электронного текстиля». Он добавляет, что производство хлопковых нитей, покрытых PEDOT:PSS, достаточно просто и может быть масштабировано; такие нити могут использоваться в тканях более сложного состава.

Тем не менее, он подчеркивает, что покрытие PEDOT:PSS на хлопке может быть нестабильно и не может применяться в течение длительного времени. Также PEDOT:PSS поглощает влагу и проявляет кислую среду, что может быть опасно для целлюлозы, из которой на 90% состоит хлопковое волокно (в кислых условиях целлюлоза гидролизуется).

Источник: J. Mater. Chem., 2012, DOI: 10.1039/c2jm34898e

метки статьи: #аналитическая химия, #бытовая химия, #химия полимеров, #электрохимия