3D αισθητήρες vs ρυπογόνα αέρια

«Ενα νέο όπλο στην καταπολέμηση της ρύπανσης του ατμοσφαιρικού αέρα αποκτά η Ευρωπαϊκή Ενωση» επισημαίνει σε άρθρο του το περιοδικό τεχνολογίας της Ευρωπαϊκής Επιτροπής Cordis.

Πρόκειται για μικροσκοπικούς αισθητήρες τρισδιάστατης εκτύπωσης οι οποίοι έχουν τη δυνατότητα να ανιχνεύουν επικίνδυνα αέρια και ατμούς. Ειδικότερα, επιστήμονες που υποστηρίζονται οικονομικά από την Ε.Ε. έχουν εκτυπώσει τους μικροσκοπικούς αισθητήρες αερίων που βασίζονται σε μηχανισμούς αλλαγής χρώματος και ανταποκρίνονται οπτικά σε ίχνη επικίνδυνων αερίων σε σπίτια, χώρους εργασίας και αυτοκίνητα.

Το δημοσίευμα σημειώνει ακόμη ότι ορισμένοι τύποι αισθητήρων ανιχνεύουν και αναγνωρίζουν διαφορετικούς τύπους επικίνδυνων ρύπων, όπως τοξικά ή εκρηκτικά αέρια, ενώ άλλοι μετρούν τη συγκέντρωση άλλων επιβλαβών αερίων.

Τονίζει ότι καθώς το μεγαλύτερο μέρος της ημέρας μας το περνάμε στο σπίτι, στη δουλειά ή στη διαδρομή με το αυτοκίνητό μας, η παρακολούθηση των επιπέδων των ρύπων με αξιόπιστο και οικονομικά αποδοτικό τρόπο θα βελτιώσει τη συνολική υγεία αλλά και ευημερία μας.

Με αυτόν τον σκοπό οι επιστήμονες του Trinity College του Δουβλίνου (TCD) και του Science Foundation Ireland Research Center for Advanced Materials and BioEngineering Research (AMBER) ανακάλυψαν πώς να δημιουργούν μικροσκοπικούς αισθητήρες αερίων που αλλάζουν χρώμα ανάλογα με την τοξικότητα και επικινδυνότητα των αερίων.

Για να επιτύχουν αυτή την πρωτοποριακή ανακάλυψη, χρησιμοποίησαν νέα υλικά και μια μορφή τρισδιάστατης εκτύπωσης υψηλής ανάλυσης. Και το πέτυχαν εν μέρει χάρη στην υποστήριξη των χρηματοδοτούμενων από την Ε.Ε. έργων ChemLife και 5D NanoPrinting (τα οποία θα διαρκέσουν μέχρι το 2023 και 2024 αντίστοιχα), με τα ευρήματά τους να δημοσιεύονται πριν από λίγες ημέρες στην επιθεώρηση «Journal of Materials Chemistry C».

Επιπροσθέτως, το επιστημονικό άρθρο υπογραμμίζει ότι οι τρισδιάστατοι εκτυπωμένοι, μικροσκοπικοί αισθητήρες αερίων μπορούν να παρακολουθούνται σε πραγματικό χρόνο για την ανίχνευση διαλυτών που παράγουν ατμούς στον αέρα.

Ως γνωστόν, σε περίπτωση εισπνοής, οι ατμοί του διαλύτη μπορεί να προκαλέσουν βήχα, ζάλη και πονοκεφάλους. Αυτοί οι αισθητήρες συνιστούν μια πολλά υποσχόμενη λύση για χρήση σε σπίτια ως συνδεδεμένες συσκευές χαμηλού κόστους. Μπορούν επίσης να ενσωματωθούν σε φορητές συσκευές για την παρακολούθηση της υγείας μας.

Στο σχετικό δελτίο Τύπου ο βασικός συντάκτης της έκθεσης, δρ Κολμ Ντιλένι, συντονιστής του προγράμματος ChemLife της Σχολής Χημείας του TCD, εξήγησε ότι η ομάδα πέτυχε την καινοτομία «χρησιμοποιώντας μια τεχνική γνωστή ως Direct Laser-Writing (DLW), η οποία μας επιτρέπει να εστιάσουμε ένα λέιζερ σε ένα εξαιρετικά μικρό σημείο και στη συνέχεια να το χρησιμοποιήσουμε για να φτιάξουμε μικροσκοπικές τρισδιάστατες δομές από τα μαλακά πολυμερή που αναπτύσσουμε στο εργαστήριο».

Η έρευνα επικεντρώθηκε στον σχεδιασμό, τη μοντελοποίηση και την κατασκευή αυτών των μικροσκοπικών δομών σε υλικά που ανταποκρίνονται στα ερεθίσματα, καθώς η ομάδα ανέπτυξε σχέδια και προέβλεψε την απόκριση διαφορετικών δομών.

Η συν-συγγραφέας της μελέτης, Λουίζ Μπράντλεϊ, καθηγήτρια Φωτονικής στο TCD, διευκρίνισε ότι η ομάδα της έκανε τις δομές να «ανταποκριθούν στο φως, τη θερμότητα και την υγρασία για να δημιουργήσουν συστήματα που μπορούν πραγματικά να ξεπεράσουν το “καμουφλάζ” που υπάρχει στη φύση, καθώς πολλά αέρια είναι αόρατα με γυμνό μάτι».

Η συν-συγγραφέας της μελέτης, δρ Λαρίσα Φλορέα, από το ίδιο πανεπιστήμιο, έδωσε στο Cordis ορισμένα άκρως αποκαλυπτικά στατιστικά στοιχεία σχετικά με το πόσο επικίνδυνοι είναι οι ρύποι στα σπίτια, στα γραφεία και στα αυτοκίνητά μας. «Τα μοντέλα υποδεικνύουν ότι η συγκέντρωση των ρύπων μπορεί να είναι οπουδήποτε από 5 έως 100 φορές υψηλότερη από το φυσιολογικό.

Πρόκειται για κάτι εξαιρετικά ανησυχητικό αν αναλογιστούμε ότι ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας εκτιμά ότι 90% του παγκόσμιου πληθυσμού ζει σε περιοχές που υπερβαίνουν τα αποδεκτά όρια ατμοσφαιρικών ρύπων. Υπογραμμίζει ότι οι πρωτοποριακοί αισθητήρες, εκτός από τη σχετική υγρασία, τα επίπεδα οξυγόνου και το διοξείδιο του άνθρακα, εντοπίζουν τους οργανικούς άνθρακες (VOCs) αλλά και την αμμωνία σε πραγματικό χρόνο.

Καταλήγει δε υπογραμμίζοντας ότι θα μπορούσαν να διαδραματίσουν τεράστιο ρόλο στην ανάπτυξη ενός εκτενούς συστήματος περιβαλλοντικής παρακολούθησης, με τεράστια οφέλη για τον άνθρωπο και το περιβάλλον.