Akıllı Kaplama ile Kumaşta Koruyucu Donanım

Akıllı Kaplama ile Kumaşta Koruyucu Donanım Akıllı Kaplama, Kumaşı Koruyucu Donanıma Dönüştürüyor Yakın tarihli bir araştırmaya göre, Dartmouth College araştırmacıları tarafından geliştirilen dayanıklı, bakır bazlı bir kaplama; koruyucu ekipman, çevresel sensörler ve akıllı filtreler gibi yeniden kullanılabilir ve uyaranlara karşı duyarlı malzemeler oluşturmak için kumaşa tam olarak entegre edilebiliyor. Araştırma ekibinin American Chemical Society Dergisi’nde (JACS) belirttiği üzere kaplama, havadaki zehirli gazların varlığına, onları kumaşta hapsolan daha az zehirli maddelere dönüştürerek yanıt veriyor. Bulgular, Dartmouth’ta kimya profesörü olan sorumlu yazar Katherine Mirica’nın laboratuvarında geliştirilen iletken bir metal-organik teknolojiye dayanıyor. İlk olarak 2017’de JACS’de bildirilen teknik, araştırmacıların SOFT -Tekstil Üzerinde Kendi Kendine Düzenlenen Çerçeve-adını verdiği akıllı kumaşlar oluşturmak için pamuk ve polyester üzerine katmanlanabilen basit bir kaplamaydı. Gerçekleştirdikleri çalışma, SOFT akıllı kumaşların ortamdaki zehirli maddeleri tespit edip yakalayabildiğini gösterdi. Araştırmacılar, yeni çalışma için -2017’de bildirilen basit kaplama yerine- belirli modeller oluşturmalarına ve küçük boşluklar ve iplikler arasındaki delikleri daha etkili bir şekilde doldurmalarına olanak tanıyan bir bakır prekürsör kullanarak çerçeveyi kumaşlara tam olarak yerleştirebileceklerini buldular. Araştırmacılar, çerçeve teknolojisinin toksin nitrik oksidi etkili bir şekilde nitrit ve nitrata dönüştürdüğünü ve zehirli, yanıcı gaz hidrojen sülfiti bakır sülfite çevirdiğini tespit ederken, söz konusu teknolojinin standart yıkamanın yanı sıra, yırtılma ve aşınmalara da dayanıklı olduğunu belirtti. Mirica, yeni yöntemin sağladığı çok yönlülük ve dayanıklılığın, çerçevenin koruyucu giysi üzerindeki bir sensör ya da belirli bir ortamda filtre gibi spesifik kullanımlar için uygulanmasını mümkün hale getireceğini söyledi. “Bu yeni deposizyon yöntemi, elektronik tekstillerin potansiyel olarak daha geniş bir sistem yelpazesiyle arayüz oluşturabileceği anlamına geliyor çünkü çok sağlamlar. Bu teknolojik ilerleme, biyomedikal ortamlarda ve çevresel iyileştirmede değerli olabilecek çerçevenin birleşik filtreleme ve algılama yeteneklerinin aplike edilmesinin yolunu açıyor.” Mirica, geliştirilen tekniğin bir enerji kaynağına veya - otomobillerdeki katalitik konvertörler gibi - nadir metallere ihtiyaç duyduğu için maliyetli olan ve uygulaması zor teknolojiler için düşük maliyetli bir alternatif olabileceğini söyledi. Mirica, “Burada, zehirli kimyasalları detoksifiye etmek için dünyada bol miktarda bulunan bir maddeye güveniyoruz ve bunu herhangi bir dış enerji girişi olmadan yapıyoruz, dolayısıyla bu fonksiyonu yerine getirmek için yüksek sıcaklığa ya da elektrik akımına ihtiyacımız yok” dedi. Mirica, makalenin ilk ve ortak yazarlarından Michael Ko’nun, 2020’de Dartmouth’dan kimya alanında doktora derecesini aldığını ve ilk olarak 2018’de metal-organik çerçeveyi ince film bakır bazlı elektrotlara depozit etmeye çalışırken yeni süreci gözlemlediğini belirtti. Ancak daha sonra bakır elektrotların yerini çerçeve alacaktı. Mirica, “Michael, metal-organik çerçevenin elektrotların üzerinde olmasını istedi, onları değiştirmeyi değil. Neler olduğunu ve ne açıdan faydalı olduğunu anlamamız dört yılımızı aldı. Bu çok basit bir süreç, ancak arkasındaki kimya öyle değil. Bunu anlamamız biraz zaman aldı ve öğrencilerin ve araştırmacıların ek katılımını gerektirdi.” Mirica, ekibin metal-organik çerçevenin bakır üzerinde “büyüdüğünü” ve bunun yerine zehirli gazları filtreleme ve dönüştürme yeteneğine sahip bir malzeme koyduğunu keşfettiğini söyledi. Ko ve ortak yazar Lukasz Mendecki, 2017-18 yılları arasında Mirica Group’ta doktora sonrası araştırmacı olarak, çerçeve malzemesini belirli tasarım ve desenlerde kumaşa uygulama yöntemlerini araştırdı. Makalenin ilk ve ortak yazarlarından, Mirica Group’ta yüksek lisans öğrencisi olan Aileen Eagleton, metal-organik çerçeveyi kumaşa basma sürecini optimize etmenin yanı sıra tekniğin yapısının ve özelliklerinin kimyasal maruz kalma ve reaksiyon koşullarından nasıl etkilendiğini belirleyerek çalışmayı sonlandırdı. Mirica, gelecekteki çalışmaların yeni çok işlevli çerçeve malzemeleri geliştirmeye ve metal-organik kaplamaları kumaşa yerleştirme sürecini büyütmeye odaklanacağını belirtti. Aileen M. Eagleton, Michael Ko, Robert M. Stolz, Nataliia Vereshchuk, Zheng Meng, Lukasz Mendecki, Adelaide M. Levenson, Connie Huang, Katherine C. MacVeagh, Akbar Mahdavi-Shakib, John J. Mahle, Gregory W. Peterson, Brian G. Frederick, Katherine A. Mirica. Fabrication of Multifunctional Electronic Textiles Using Oxidative Restructuring of Copper into a Cu-Based Metal–Organic Framework. Journal of the American Chemical Society, 2022; 144 (51): 23297 DOI: 10.1021/jacs.2c05510 Kaynak