Ny teknik som utnyttjar elektroniska signaler i ett smart tyg kan leda till avancerad utrustning för farligt material som skyddar mot giftiga kemikalier, enligt forskning från Dartmouth College.

Framstegen kan få stora konsekvenser för militären, räddningstjänstpersonal och andra arbetare som förlitar sig på "haz-mat" -skydd för att utföra sitt arbete och hålla andra säkra.

I forskning publicerad i Journal of the American Chemical Society , kemiteamet till Katherine Mirica och Merry Smith beskriver skapandet av nya smarta tyger - SOFT, för självorganiserat ramverk för textilier-i det som noteras som den första demonstrationen av samtidig upptäckt, fånga, förkoncentration och filtrering av gaser i en bärbar enhet som använder ledande, porösa material integrerade i mjuka textilier.

Enligt studien, de mjuka enheterna har potential för användning i avkänningstillämpningar som sträcker sig från gasdetektering i realtid i bärbara system, till elektroniskt tillgängliga adsorberande lager i skyddsutrustning som gasmasker.

"Genom att lägga detta tyg till en skyddsdräkt, sensorer kan varna användaren om en kemikalie tränger in i farligt material, "sa Katherine Mirica, en biträdande professor i kemi vid Dartmouth College. "Detta är inte bara passivt skydd, textilen kan aktivt larma en användare om det finns en riva eller defekt i tyget, eller om funktionell prestanda försämras på något annat sätt. "

Bland de första som beskrivs i forskningen är flexibla, textilstödda elektroniska sensorer baserade på material som kallas metall-organiska ramverk, eller MOF. I studien, författarna beskriver också en "enkel" metod för att integrera dessa konduktiva, porösa material i bomulls- och polyestertyg för att producera e-textilierna.

Som en del av studien, Dartmouth -teamet visade att det nya smarta tyget kan upptäcka vanliga giftiga kemikalier. Både fordonets avgasförorening, kväveoxid, och det frätande giftet som påminner mest om ruttna ägg, vätesulfid, identifierades effektivt av SOFT -systemet. Förutom att känna av kemikalierna, de elektroniska textilierna kan fånga upp och filtrera de farliga toxinerna.

"Metallorganiska ramverk är framtiden för designmaterial, precis som plast var i tiden efter andra världskriget, "sa Mirica." Genom att integrera MOF:erna i våra SOFT -enheter, Vi förbättrar dramatiskt prestandan hos smarta tyger som är viktiga för säkerhet och säkerhet. "

Forskargruppen beskriver också en metod för tillverkning av e-textil i ett steg baserat på MOF som sannolikt utgör den första användningen av direkt självmontering för att deponera det ledande materialet på textilier.

I en process som Mirica beskriver som "liknar en byggnadsram som monterar sig själv, "bomulls- och polyestertextilier belagda med ledande kristaller på fibernivå skapas genom direkt självmontering av molekyler med organiska molekylära struts anslutna av metalliska länkar från lösning.

Bärbar elektronik anses ha stor potential inom områden som hembygdsskydd, kommunikation och vård. Soldater, räddningspersonal, fabriksarbetare och andra som riskerar att utsättas för giftiga kemikalier kan ha nytta av de nya smarta tygerna. Materialen kan också hjälpa medicinska patienter som kräver övervakning av specifika luftburna kemikalier som kommer från miljön eller till och med från deras egna kroppar.

Enligt forskare, de mjuka enheterna med MOF visar tillförlitlig konduktivitet, ökad porositet, flexibilitet och stabilitet för tvätt. Tygerna är också stabila i värme, har goda hållbarheter och behåller ett komplett sortiment av användningsområden under fuktiga förhållanden.

Även om tekniken kräver ytterligare utveckling innan den kan användas i toppmoderna bärbara system, författarna är hoppfulla att tillverkningsmetoden har potential att utvidgas till andra system, producerar en rad nya, multifunktionella e-textilier med mycket justerbara egenskaper och en mängd nya applikationer inom bärbara och bärbara enheter.