Znajdź zawartość

Prof. Joseph Wang z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego opracował giętkie czujniki do wykrywania podwodnych zagrożeń, np. materiałów wybuchowych lub niebezpiecznych substancji. Grubą warstwę elektrochemicznego sensora nadrukowuje się na piance do nurkowania czy surfingu z neoprenu. Od dawna interesujemy się wkładanymi z ubraniem systemami elektrochemicznego monitoringu do zastosowań medycznych i związanych z bezpieczeństwem. W ciągu ostatnich 3 lat pracowaliśmy nad giętkimi, nadrukowywanymi czujnikami i dzięki możliwościom naszej grupy rozszerzyliśmy ich zastosowanie do warunków podwodnych. Studium finansowała Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych. Wśród naukowców zainteresowanie projektem było tym większe, że gros z nich nurkuje. Dzięki ich wytężonej pracy powstał naubraniowy czujnik elektrochemiczny do przeprowadzania analiz in situ w środowisku morskim. Artykuł na ten temat opublikowano w czerwcowym wydaniu pisma Analyst. Biorąc pod uwagę mnogość potencjalnych zastosowań i włożony wysiłek, nie dziwi, że Uniwersytet postanowił opatentować technologię. Każdy, kto chce dokonywać pod wodą chemicznych pomiarów, by np. wykryć zanieczyszczenia, musi mieć przy sobie przenośny analizator. Zamiast tego proponujemy nadrukowywany na ramieniu kombinezonu nurkowego czujnik z 3 elektrodami. Wewnątrz neoprenu zamontowaliśmy 3-woltową baterię i elektronikę. W zamierzeniu przyłożone napięcie ma w przypadku docelowego związku zanieczyszczającego napędzać reakcję redoks (może on oddawać lub przyjmować elektrony i w zależności od tego być donorem lub akceptorem). Później wystarczy zmierzyć przepływ prądu. Wyposażony w "kontrolki" czujnik wszczyna alarm, jeśli dopuszczalny poziom danego związku (szkodliwego zanieczyszczenia lub materiału wybuchowego) zostaje przekroczony. Jest to możliwe dzięki wmieszaniu do warstwy tuszu węglowego odpowiedniego enzymu; robi się to przed nadrukowaniem czujnika. Jeśli enzymem tym będzie tyrozynaza, a w wodzie pojawi się fenol, kolor diody LED zmieni się z zielonego na czerwony. W skład systemu wchodzi potencjostat o wymiarach 19 na 19 mm. Na odwrocie płytki obwodu drukowanego umieszczono baterię. Zespół Wanga przetestował urządzenie na 3 związkach docelowych: 1) miedzi, 2) fenolu i 3) trotylu (TNT). W eksperymentach Amerykanie posłużyli się jedną elektrodą, ale można zastosować macierz elektrod, z których każda będzie wyposażona w reagent do wykrywania innego związku. Tego typu rozwiązanie pozwala na symultaniczną detekcję wielu zanieczyszczeń. Naukowcy sądzą, że neopren to idealny materiał do drukowania. Jest elastyczny i wodoodporny, dzięki czemu bez problemu uzyskuje się obraz o dużej rozdzielczości. Testy w słonej wodzie, podczas których nadrukowane czujniki wyginano i poddawano innym deformacjom, wykazały, że w każdej bez wyjątku sytuacji sensory sprawowały się naprawdę dobrze. Po zakończeniu tego etapu badań przyszedł czas na ocenę wynalazku przez Marynarkę.