مادة جديدة يمكن أن تحول الملابس إلى جهاز مراقبة للصحة

أعلن الباحثون عن مادة جديدة، مرنة بما يكفي لنسجها في القماش ولكنها مشبعة بقدرات الاستشعار التي يمكن أن تكون بمثابة نظام إنذار مبكر للإصابة أو المرض. تتضمن المادة، الموصوفة في ورقة بحثية نشرتها ACS Applied Nano Materials، استخدام أنابيب الكربون النانوية وهي قادرة على استشعار التغيرات الطفيفة في درجة حرارة الجسم مع الحفاظ على بنية غير منتظمة مرنة - على عكس البنية البلورية الصلبة - مما يجعلها مرشح جيد لأجهزة استشعار درجة حرارة جسم الإنسان القابلة للارتداء أو القابلة لإعادة الاستخدام. تؤدي التغيرات في حرارة الجسم إلى تغيير المقاومة الكهربائية، مما ينبه الشخص الذي يراقب هذا التغيير إلى الحاجة المحتملة للتدخل. وقال شيموس كوران، أستاذ الفيزياء في جامعة هيوستن والمؤلف المشارك في الدراسة: 'يمكن لجسمك أن يخبرك بوجود خطأ ما قبل أن يصبح واضحا'. تتراوح التطبيقات الممكنة من اكتشاف الجفاف لدى عداء الماراثون الفائق إلى بدايات قرحة الضغط لدى مريض في دار رعاية المسنين. وقال الباحثون إنها فعالة من حيث التكلفة أيضًا لأن المواد الخام المطلوبة تستخدم بتركيزات منخفضة نسبيًا. يعتمد هذا الاكتشاف على العمل الذي بدأه كوران وزملاؤه الباحثون كانغ شيانغ لياو وألكسندر ج. وانغ منذ ما يقرب من عقد من الزمن، عندما طوروا طلاءًا نانويًا كارهًا للماء للقماش، والذي تصوروه كطبقة واقية للملابس والسجاد وغيرها من المواد القائمة على الألياف. . وانغ الآن على درجة الدكتوراه. طالب في جامعة دبلن التكنولوجية، ويعمل حاليًا مع كوران في جامعة هيوستن، وهو المؤلف المقابل لهذه الورقة. بالإضافة إلى كوران ولياو، هناك باحثون آخرون مشاركين، ومن بينهم سوريندرا ماهارجان، وبريان ب. ماكلهيني، ورام نيوباني، وزوان تشو، وشو تشين، وأوممان ك. فارغيز، وجيمينج باو، وجميعهم من جامعة هيوستن؛ كورتني د. رايت وأندرو ر. بارون من جامعة رايس، وإيوغان ب. ديلون من أدوات التحليل في سانتا باربرا. تُعرف المادة، التي تم إنشاؤها باستخدام أنابيب نانوية كربونية متعددة الجدران مطعمة بالبولي (أوكتاديسيل أكريليت)، تقنيًا باسم مركب نانوي بوليمري غير موصل ومعتمد على الكربون النانوي، أو DCPN، وهي فئة من المواد المستخدمة بشكل متزايد في علم المواد. لكن معظم مواد DCPN ذات موصلات كهربائية رديئة، مما يجعلها غير مناسبة للاستخدام في التقنيات القابلة للارتداء والتي تتطلب من المادة اكتشاف التغيرات الطفيفة في درجة الحرارة. وقال وانغ إنه تم إنتاج المادة الجديدة باستخدام تقنية تسمى بلمرة RAFT، وهي خطوة حاسمة تسمح للبوليمر المرتبط بالاقتران إلكترونيًا وصوتيًا مع الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران من خلال الرابطة التساهمية. وعلى هذا النحو، يتم تضخيم الترتيبات الهيكلية الدقيقة المرتبطة بدرجة حرارة التزجج للنظام إلكترونيًا لإنتاج الاستجابات الإلكترونية الكبيرة بشكل استثنائي المذكورة في الورقة، دون السلبيات المرتبطة بتحولات الطور الصلب والسائل. عادةً ما تكون التغييرات الهيكلية الدقيقة المرتبطة بعمليات التزجج صغيرة جدًا بحيث لا يمكنها إنتاج استجابات إلكترونية كبيرة بما يكفي.