Fino a poco più di quanto si possa pensare, a metà degli anni '80, i minatori hanno utilizzato canarini in gabbia come sistema di allarme rapido per il monossido di carbonio. Gli uccelli sono ultra sensibili agli effetti dei gas tossici, quindi quando uno si sarebbe chinato sui minatori sapeva che era ora di prendere aria fresca. Alla fine, le Canarie sono state sostituite da una tecnologia più umana: sensori digitali simili ai rilevatori di monossido di carbonio che molti di noi hanno ora nelle nostre case.
Ma immagina se, invece, i minatori - o i soldati, o i soccorritori - potessero semplicemente indossare una maglietta che cambierebbe colore in presenza di gas pericoloso.
Questa è la tecnologia attualmente in fase di sviluppo presso la Tufts University, dove i ricercatori hanno creato fili colorati che cambiano colore in presenza di monossido di carbonio e altri pericoli. Sperano che i fili possano infine essere intessuti in abiti eleganti a beneficio dei lavoratori in una varietà di settori. Questi indumenti potrebbero essere potenzialmente ancora più convenienti e facili da usare rispetto agli attuali metodi di rilevazione dei gas, affermano i ricercatori.
"Volevamo sviluppare una soluzione per il monitoraggio ambientale, in cui non dovevi ricordare di portare con te il sensore", afferma Rachel Owyeung, una laureata in ingegneria chimica e biologica presso Tufts. "Con i nostri fili lavabili a rilevamento di gas, il sensore può essere incorporato in qualcosa che indosseresti già, come una camicia."
Owyeung è stato l'autore principale di un articolo sulla tecnologia, recentemente pubblicato sulla rivista Scientific Reports .
I ricercatori hanno studiato tre tipi di colorante: MnTPP, rosso metile e blu di bromotimolo. MnTPP e il blu di bromotimolo rilevano l'ammoniaca, mentre il rosso metile rileva il cloruro di idrogeno, entrambi i quali possono danneggiare gli occhi, la pelle e il tratto respiratorio. Hanno usato un processo speciale per legare il colorante al filo trattandolo con acido acetico, il che rende il filo più ruvido e consente un fissaggio più solido. Hanno quindi applicato un polimero sul filo per creare un sigillo idrorepellente. In questo modo, il capo risultante può essere lavato senza che il colorante fuoriesca.
Il cambiamento di colore che si verifica quando i fili sono esposti al gas può essere visto ad occhio nudo o con una fotocamera per smartphone. La fotocamera consente un rilevamento ancora più sensibile, leggendo sottili cambiamenti di colore che si verificano quando sostanze pericolose arrivano a 50 parti per milione.
Gli indumenti o i materiali realizzati con i fili di cambio colore potrebbero avere un'ampia varietà di applicazioni. Potrebbe essere utilizzato da lavoratori che si occupano di prodotti per la pulizia, fertilizzanti o produzione chimica, materiali che possono emettere gas pericolosi. Potrebbe aiutare il personale militare ad evitare le armi chimiche. Potrebbe anche essere usato sott'acqua: i sensori di gas sono stabili nell'acqua, consentendo loro di rilevare gas disciolti. Ciò potrebbe essere utile nel settore delle esplorazioni di petrolio e gas. Potrebbe anche potenzialmente avere usi medici, rilevando i livelli di gas nel sangue o altri fluidi biologici come mezzo per diagnosticare le malattie. Il team spera che gli indumenti per il rilevamento di gas possano essere particolarmente utili in ambienti a bassa risorsa, dove i lavoratori potrebbero non avere accesso o formazione sui dispositivi digitali.
"La mia applicazione preferita, come qualcuno che lavora ogni giorno in un laboratorio di ricerca, sta incorporando i nostri fili in camici da laboratorio", afferma Owyeung. “Mi viene richiesto di indossare sempre la camice da laboratorio e se la toppa nella mia camice da laboratorio dovesse cambiare colore, saprei che ci sono alcuni composti volatili nella mia area di lavoro. Questo mi garantisce il monitoraggio in tempo reale della mia area immediata, in modo da poter accelerare i tempi di risposta per garantire la mia sicurezza e la sicurezza degli altri. "
I prossimi passi del team saranno di indagare ulteriormente su come potrebbero utilizzare i fili per rilevare i gas disciolti nell'acqua.
"L'applicazione di coloranti sensibili al pH sui tessuti non è nuova, ma l'applicazione specifica degli autori, il rilevamento di gas, mi sembra nuova ed è interessante", afferma Harold Freeman, professore di chimica tessile presso la North Carolina State University.
Freeman afferma che la tecnologia si adatta alle attuali ricerche sui tessuti elettronici con sensori integrati per monitorare le funzioni corporee.
"Sembra logico estendere l'attuale tecnologia al rilevamento di gas atmosferici dannosi", afferma.
I canarini ovunque sono certi di approvare.
