Benang Pintar untuk Mendeteksi Gas

Para ilmuwan mengembangkan metode fabrikasi baru untuk membuat benang yang dapat berubah warna ketika mendeteksi berbagai gas. Dirajut ke dalam pakaian, benang pintar pendeteksi gas ini dapat memberikan rasa aman ketika disentuh atau dipakai. Keunggulan benang ini adalah dapat digunakan kembali, dapat dicuci, dan terjangkau untuk lingkungan medis, tempat kerja, militer, dan penyelamatan.

Dipublikasikan di jurnal Scientific Reports, para insiyur di Tufts University, Massachusetts, Amerika Serikat, yang terlibat dalam riset ini menjelaskan, metode pembuatan dan kemampuan riset untuk memperluas penggunaan teknologi ini untuk mendeteksi campuran gas yang lebih kompleks.

Menurut para peneliti, penggabungan perangkat deteksi gas ke dalam tekstil memungkinkan proses pembacaan tanpa peralatan, tanpa perlu pelatihan khusus. Pendekatan semacam ini membuat teknologi ini akan mudah diakses oleh tenaga kerja umum. Artinya tanpa keahlian khusus atau berbagai kelompok yang mengambil manfaat dari informasi yang diberikan oleh "tekstil " istimewa tersebut

. Penelitian ini menggunakan pewarna berbasis mangan, MnTPP, metil merah, dan biru bromotimol untuk membuktikan konsep tersebut. MnTPP dan bromothymol blue. Kombinasi ini dapat mendeteksi amonia. Sedangkan metil merah dapat mendeteksi hidrogen klorida, gas yang biasanya dilepaskan dari zat pembersih, pupuk dan produksi bahan kimia lainnya. Prosesnya tiga langkah "menjebak" pewarna di utas atau benang.

Benang pertama-tama dicelupkan ke dalam pewarna, kemudian diperlakukan dengan asam asetat, yang membuat permukaannya lebih kasar dan seratnya membengkak, memungkinkan interaksi yang lebih mengikat antara pewarna dan benang. Akhirnya, benang diperlakukan dengan polydimethylsiloxane (PDMS), yang menciptakan segel fisik yang fleksibel di sekitar benang dan pewarna, yang juga menolak air dan mencegah pewarna dari pencucian selama proses pencucian.

Yang penting, PDMS juga permeabel gas, memungkinkan analit untuk mencapai pewarna optik. "Pewarna yang kami gunakan bekerja dengan cara yang berbeda, sehingga kami dapat mendeteksi gas dengan kimia yang berbeda," kata Sameer Sonkusale, profesor teknik listrik dan komputer di Sekolah Teknik Universitas Tufts yang juga mengepalai Laboratorium Nano di Tufts.

Tim Sonkusale menggunakan pewarna sederhana yang mendeteksi gas dengan sifat asam atau basa. "Tapi karena kita menggunakan metode yang secara efektif menjebak pewarna ke benang, daripada mengandalkan begitu banyak pada ikatan kimia, kita memiliki lebih banyak fleksibilitas untuk menggunakan pewarna dengan berbagai kimia fungsional untuk mendeteksi berbagai jenis gas," katanya.

Pewarna yang diuji berubah warna sebanding dengan konsentrasi gas yang diukur menggunakan metode spektroskopi. Di antara ketepatan spektrometer dan mata manusia adalah kemungkinan menggunakan ponsel pintar untuk membaca dan mengukur perubahan warna atau menginterpretasikan penanda warna menggunakan banyak untaian dan pewarna.

"Itu akan memungkinkan kami meningkatkan deteksi untuk mengukur banyak analit sekaligus, atau untuk membedakan analit dengan tanda tangan kolorimetri yang unik," kata Sonkusale. Benang-benang itu bahkan bekerja di bawah air, mendeteksi keberadaan amonia terlarut.

"Sementara sealant PDMS bersifat hidrofobik dan menahan air dari benang, gas terlarut masih dapat mencapai pewarna yang akan diukur." kata Rachel Owyeung, penulis utama dan mahasiswa pascasarjana di Department of Chemical and Biological Engineering, Tufts.

"Sebagai sensor gas terlarut, kami membayangkan kain pintar mendeteksi karbon dioksida atau senyawa organik volatil lainnya selama eksplorasi minyak dan gas," kata Owyeung. Karena pencucian berulang atau penggunaan di bawah air tidak mencairkan pewarna, benang dapat diandalkan untuk deteksi kuantitatif yang konsisten selama berkali-kali.

nik/berbagai sumber/E-6