วิศวกรของมหาวิทยาลัยทัฟส์ได้พัฒนาด้ายย้อมสีที่เปลี่ยนสีเมื่อสัมผัสกับคาร์บอนมอนอกไซด์และอันตรายอื่นๆ
กว่าที่คุณคิด —ช่วงกลางทศวรรษ 1980— คนงานเหมืองใช้นกคีรีบูนในกรงเป็นระบบเตือนภัยล่วงหน้าสำหรับคาร์บอนมอนอกไซด์ นกมีความรู้สึกไวเป็นพิเศษต่อผลกระทบของก๊าซพิษ ดังนั้นเมื่อมีคนคลานเหนือคนงานเหมืองก็รู้ว่าถึงเวลาที่จะได้รับอากาศบริสุทธิ์แล้ว ในที่สุดนกคีรีบูนก็ถูกแทนที่ด้วยเทคโนโลยีที่มีมนุษยธรรมมากขึ้น นั่นคือเซ็นเซอร์ดิจิทัลที่คล้ายกับเครื่องตรวจจับก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ที่พวกเราหลายคนมีในบ้านของเรา
แต่ลองนึกภาพว่า คนงานเหมือง หรือทหาร หรือเจ้าหน้าที่กู้ภัย สามารถสวมเสื้อที่จะเปลี่ยนสีได้เมื่อมีก๊าซอันตราย
นั่นคือเทคโนโลยีที่กำลังได้รับการพัฒนาที่มหาวิทยาลัยทัฟส์ ซึ่งนักวิจัยได้สร้างเส้นด้ายย้อมที่เปลี่ยนสีเมื่อมีคาร์บอนมอนอกไซด์และอันตรายอื่นๆ พวกเขาหวังว่าในที่สุดเส้นด้ายจะสามารถทอเป็นเสื้อผ้าที่ชาญฉลาดได้ เพื่อประโยชน์ของผู้ปฏิบัติงานในด้านต่างๆ นักวิจัยกล่าวว่าเสื้อผ้านี้อาจมีราคาไม่แพงและใช้งานง่ายกว่าวิธีการตรวจจับก๊าซในปัจจุบัน
“เราต้องการพัฒนาโซลูชันสำหรับการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม โดยที่คุณไม่จำเป็นต้องจำนำเซ็นเซอร์ติดตัวไปด้วย” Rachel Ohyeung นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาสาขาวิศวกรรมเคมีและชีวภาพที่ Tufts กล่าว “ด้วยด้ายที่ล้างทำความสะอาดได้สำหรับตรวจจับก๊าซของเรา เซ็นเซอร์สามารถฝังอยู่ในสิ่งที่คุณจะใส่อยู่แล้ว เช่น เสื้อเชิ้ต”
โอวยองเป็นหัวหน้าผู้เขียนบทความเกี่ยวกับเทคโนโลยี นี้ซึ่งเพิ่งตีพิมพ์ในวารสารScientific Reports
นักวิจัยศึกษาสีย้อมสามประเภท: MnTPP, เมทิลเรดและโบรโมไทมอลบลู MnTPP และโบรโมไทมอลบลูตรวจพบแอมโมเนีย ขณะที่เมทิลเรดตรวจพบไฮโดรเจนคลอไรด์ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้อาจ เป็นอันตรายต่อดวงตา ผิวหนัง และ ทางเดินหายใจ พวกเขาใช้กระบวนการพิเศษในการมัดสีย้อมกับด้ายโดยการบำบัดด้วยกรดอะซิติก ซึ่งทำให้ด้ายหยาบขึ้นและช่วยให้ยึดติดได้แน่นขึ้น จากนั้นจึงใช้โพลีเมอร์กับด้ายเพื่อสร้างซีลกันน้ำ วิธีนี้จะทำให้เสื้อผ้าที่ได้นั้นซักได้โดยที่สีย้อมไม่ได้ชะล้างออกไป
การเปลี่ยนสีที่เกิดขึ้นเมื่อด้ายสัมผัสกับก๊าซสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าหรือด้วยกล้องสมาร์ทโฟน กล้องช่วยให้การตรวจจับมีความละเอียดอ่อนมากขึ้น โดยการอ่านการเปลี่ยนแปลงของสีที่ละเอียดอ่อนซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสารอันตรายต่ำถึง 50 ส่วนต่อล้าน
เสื้อผ้าหรือวัสดุที่ทำจากด้ายเปลี่ยนสีสามารถนำไปใช้งานได้หลากหลาย สามารถใช้โดยคนงานที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ทำความสะอาด ปุ๋ยหรือการผลิตสารเคมี วัสดุที่สามารถปล่อยก๊าซอันตรายได้ทั้งหมด สามารถช่วยให้บุคลากรทางทหารหลีกเลี่ยงอาวุธเคมีได้ สามารถใช้ใต้น้ำได้—เซ็นเซอร์ก๊าซมีความเสถียรในน้ำ ทำให้สามารถตรวจจับก๊าซที่ละลายได้ ซึ่งอาจเป็นประโยชน์ในอุตสาหกรรมสำรวจน้ำมันและก๊าซ นอกจากนี้ยังอาจมีการใช้ทางการแพทย์โดยการตรวจจับระดับก๊าซในเลือดหรือของเหลวทางชีวภาพอื่น ๆ เพื่อวินิจฉัยโรค ทีมงานหวังว่าชุดตรวจจับก๊าซจะมีประโยชน์อย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีทรัพยากรต่ำ ซึ่งพนักงานอาจไม่สามารถเข้าถึงหรือฝึกอบรมเกี่ยวกับอุปกรณ์ดิจิทัลได้
“แอปพลิเคชันที่ฉันชอบ ในฐานะคนที่ทำงานในห้องปฏิบัติการวิจัยทุกวัน กำลังฝังด้ายของเราไว้ในเสื้อกาวน์แล็บ” โอวยองกล่าว “ฉันต้องสวมเสื้อคลุมแล็บตลอดเวลา และถ้าแผ่นแปะในเสื้อแล็บของฉันเปลี่ยนสี ฉันจะรู้ว่ามีสารประกอบระเหยบางส่วนในพื้นที่ทำงานของฉัน สิ่งนี้ทำให้ฉันสามารถติดตามพื้นที่ของฉันได้แบบเรียลไทม์ ดังนั้นจึงสามารถเร่งเวลาตอบสนองของฉันได้ เพื่อความปลอดภัยของฉันและความปลอดภัยของผู้อื่น”
ขั้นตอนต่อไปของทีมคือการตรวจสอบเพิ่มเติมว่าพวกเขาอาจใช้ด้ายเพื่อตรวจจับก๊าซที่ละลายในน้ำได้อย่างไร
Harold Freeman ศาสตราจารย์ด้านเคมีสิ่งทอจาก North Carolina State University กล่าวว่า “การใช้สีย้อมที่มีความไวต่อค่า pH กับสิ่งทอไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่แอปพลิเคชันเฉพาะของผู้เขียน – การตรวจจับก๊าซ – ดูเหมือนใหม่สำหรับฉันและน่าสนใจ”
Freeman กล่าวว่าเทคโนโลยีนี้สอดคล้องกับการวิจัยในปัจจุบันเกี่ยวกับสิ่งทออิเล็กทรอนิกส์ที่มีเซ็นเซอร์ฝังตัวเพื่อตรวจสอบการทำงานของร่างกาย
“ดูเหมือนว่ามีเหตุผลที่จะขยายเทคโนโลยีปัจจุบันไปสู่การตรวจจับก๊าซในชั้นบรรยากาศที่เป็นอันตราย” เขากล่าว
นกคีรีบูนทุกแห่งจะต้องอนุมัติอย่างแน่นอน
