一種新型變色墨水可能有助於健康和環境監測——例如,允許衣服在接觸汗液時改變顏色,或者掛毯在危險氣體進入房間時改變顏色。這種配方可以印在從 T 恤到帳篷的任何物品上。
可穿戴感測裝置,如智慧手錶和貼片,使用電子裝置來監測心率、血糖等。現在,塔夫茨大學 Silklab 的研究人員表示,他們新的絲綢基墨水可以響應並量化身體上或周圍化學物質的存在。Silklab 的生物醫學工程師、7 月份在《Advanced Materials》上發表的關於這項技術的新論文的資深作者 Fiorenzo Omenetto 說,絲綢“像生物材料的保護性‘繭’一樣發揮作用”的能力意味著,必要的感測和變色化合物可以新增到墨水中而不會失去其功能。
研究人員改進了早期與噴墨印表機配合使用的迭代版本,用化學物質海藻酸鈉增稠墨水,使其適用於絲網印刷,然後添加了各種反應性物質。Omenetto 說,有了這種新墨水,他們現在可以“輕鬆地將大量反應性元素印刷到大型表面上”。
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該團隊透過將原始絲纖維分解成組成蛋白質來製備墨水,研究人員將這些蛋白質懸浮在水中。接下來,他們混合了各種反應性分子,並分析了所得產品在暴露於環境變化時如何改變顏色。例如,當印在織物上並穿著時,pH 指示劑可以傳達有關皮膚健康或脫水的資訊;乳酸氧化酶可以測量穿著者的疲勞程度。這些變化是肉眼可見的,但研究人員還使用了相機成像分析來持續監測顏色變化並建立數值資料庫。
Omenetto 說:“就 T 恤而言,穿著者透過鍛鍊‘繪製’襯衫——顏色與汗液的酸度分佈相關。” 他說,這種墨水也可以調整用於跟蹤房間內的環境變化,或響應細菌並跟蹤疾病進展。
夏威夷大學馬諾阿分校的機械工程師 Tyler Ray 沒有參與這項研究,他指出,當今大多數可穿戴監測器都是剛性的且相當笨重。他說,新的墨水技術“有可能將消費級可穿戴裝置從娛樂性新奇裝置轉變為可穿戴在身上、臨床級別的生理測量工具,從而產生醫生可操作的資訊”。但是,“任何比色方法的挑戰之一是各種環境條件對準確性的影響,例如照明……或使用的相機。” 未來的工作需要解決這些問題。
