Seguendo le code dei fitness tracker, c'è stata una spinta allo sviluppo di monitor per l'ambiente personale, una nuova generazione di tecnologia indossabile che raccoglie i dati sulle tossine presenti nell'aria e li comunica agli utenti. Un gruppo di ricercatori della RMIT University in Australia ha fatto un passo significativo in questa direzione, creando sensori sottili e flessibili che possono essere posizionati sulla pelle o nei vestiti per tenere traccia dell'esposizione a gas pericolosi e raggi UV.
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"Eravamo interessati a realizzare un dispositivo in grado di rilevare pericoli che generalmente non vengono riconosciuti dai nostri sensi", afferma Philipp Gutruf, autore principale di uno studio recentemente pubblicato. "Questi pericoli spesso non sono molto gravi se notati abbastanza presto, ma diventano davvero pericolosi quando si è esposti al pericolo per troppo tempo."
Il trucco era creare componenti elettronici elastici che potessero piegarsi senza rompersi. Gutruf e il suo team hanno prima approfondito la scienza dei materiali, quindi hanno lavorato sull'integrazione dei sensori ambientali. Hanno stampato semiconduttori su film super sottili realizzati in polidimetilsilossano elastomerico economico e facilmente disponibile, un tipo di silicone con cui avevano lavorato in studi precedenti. Quindi, hanno impilato questi film a strati, in modo che se un singolo strato si rompesse, l'intera cosa non si frantumerebbe.
"Siamo in grado di allungare e piegare materiali fragili utilizzando una tecnologia chiamata micro-tettonica", afferma Gutruf. “Questo nuovo effetto si basa sulla sovrapposizione di film sottili in a moda molto simile alle placche tettoniche che formano la crosta terrestre. Questa tecnologia ci consente di portare gli ingredienti chiave per l'elettronica in una piattaforma estensibile. "
Una volta determinato il materiale, i ricercatori hanno esaminato come utilizzare i film per rilevare gas pericolosi, come idrogeno e biossido di azoto, e per reagire ai dannosi raggi UV. Hanno inserito sottili strati di ossidi reattivi nel silicone, in modo che i sensori potessero registrare i gas, ma fossero comunque abbastanza flessibili ed elastici da poter essere incorporati in un capo di abbigliamento o in un cerotto che si attaccava alla pelle.
Ad esempio, i ricercatori hanno rivestito i sensori UV di ossido di zinco, l'ingrediente attivo nella protezione solare. Quando esposto alla luce, l'ossido di zinco carica i sensori. "I sensori UV funzionano assorbendo le radiazioni UV, come i raggi del sole, il che rende il dispositivo più conduttivo", afferma Gutruf.
I sensori di gas funzionano in modo simile. Sono destinati a gas specifici e quando sono esposti a livelli elevati di un certo gas, ad esempio biossido di azoto, portano una carica. "La conduttività aumenta o diminuisce in base al tipo di gas presente nell'atmosfera circostante", afferma.
In futuro, i cerotti elastici potrebbero essere usati per prevenire scottature solari o per prevedere attacchi di asma, ma hanno anche il potenziale per salvare vite in luoghi come miniere o centrali elettriche a carbone dove alti livelli di gas possono essere tossici. L'EPA sta sperimentando una tecnologia simile. I nanosensori stanno diventando parte dei progetti di bonifica delle miniere dell'agenzia e di altri interventi di pulizia, perché possono essere implementati in modo economico, rapido e in molti luoghi.
"Negli ultimi anni, la nanotecnologia è salita alla ribalta e le nuove proprietà e le migliorate reattività offerte dai nanomateriali possono offrire un nuovo paradigma a basso costo per risolvere complessi problemi ambientali e ingegneristici", Madeleine Nawar, responsabile del progetto presso la divisione di protezione dalle radiazioni dell'EPA detto in un rapporto.
Finora, i sensori di Gutruf sono stati testati solo in laboratorio. Sospetta che passeranno quattro anni prima che i sensori siano disponibili in commercio, ma le possibilità di tracciare gli inquinanti ambientali con loro sono infinite.
"In linea di principio, quasi tutte le sostanze conosciute possono in qualche modo essere rilevate", afferma.
