Les scientifiques inventent des fils teints qui changent de couleur lorsqu’ils détectent un gaz

Les ingénieurs de l’Université Tufts ont mis au point une nouvelle méthode de fabrication permettant de créer des fils teints qui changent de couleur lorsqu’ils détectent une variété de gaz. Les chercheurs ont démontré que les fils peuvent être lus visuellement, voire plus précisément, à l’aide d’un appareil photo pour smartphone, afin de détecter les changements de couleur dues aux résultats d’analyses aussi faibles que 50 ppm (parties par million). Des fils intelligents détectant les gaz, intégrés dans des vêtements, pourraient constituer un atout de sécurité réutilisable, lavable et abordable dans les environnements médical, professionnel, militaire et de sauvetage, affirment-ils. L’étude, publiée dans la revue Scientific Reports , décrit le procédé de fabrication et sa capacité à s’appliquer à un large éventail de colorants et à la détection de mélanges de gaz complexes.

Tout en ne remplaçant pas la précision des dispositifs électroniques couramment utilisés pour détecter les gaz volatils, l’intégration de la détection de gaz dans les textiles permet une lecture sans équipement, sans nécessiter de formation spécialisée, expliquent les chercheurs. Une telle approche pourrait rendre la technologie accessible à une main-d’œuvre en général ou à des communautés disposant de peu de ressources pouvant bénéficier des informations fournies par les textiles.

L’étude a utilisé un colorant à base de manganèse, le MnTPP, le rouge de méthyle et le bleu de bromothymol pour prouver le concept. Le MnTPP et le bleu de bromothymol peuvent détecter l’ammoniac, tandis que le rouge de méthyle peut détecter le chlorure d’hydrogène – gaz dégagés par les produits de nettoyage, les engrais et la production de produits chimiques et de matériaux. Un processus en trois étapes «piège» le colorant dans le fil. Le fil est d’abord plongé dans le colorant, puis traité avec de l’acide acétique, ce qui rend la surface plus grossière et gonfle la fibre, permettant éventuellement des interactions plus contraignantes entre le colorant et la bande de roulement. Enfin, le fil est traité avec du polydiméthylsiloxane (PDMS), ce qui crée un joint physique flexible autour du fil et du colorant, qui repousse également l’eau et empêche le lessivage de se colorer pendant le lavage. Il est important de noter que le PDMS est également perméable aux gaz, permettant ainsi aux analytes d’atteindre les colorants optiques.

Les colorants testés ont changé de couleur de manière dépendante et proportionnelle à la concentration du gaz mesurée à l’aide de méthodes spectroscopiques. Entre la précision d’un spectromètre et l’œil humain, il est possible d’utiliser des téléphones intelligents pour lire et quantifier les changements de couleur ou interpréter les signatures de couleur en utilisant plusieurs fils et colorants. Le tissu a même fonctionné sous l’eau, détectant ainsi la présence d’ammoniac dissous.

Étant donné que le lavage répété ou l’utilisation sous l’eau ne diluent pas le colorant, on peut compter sur le tissu pour obtenir une détection quantifiable cohérente plusieurs fois, ont déclaré les chercheurs.

Source: https://now.tufts.edu – 04/04/19

Photo: Tufts University