Jusqu'à récemment, on pourrait penser - au milieu des années 80 - que les mineurs utilisaient des canaris en cage comme système d'alerte précoce pour le monoxyde de carbone. Les oiseaux sont ultra-sensibles aux effets des gaz toxiques, alors quand on se mettait sur la quille, les mineurs savaient qu'il était temps de prendre l'air. Les canaris ont finalement été remplacés par une technologie plus humaine - des capteurs numériques similaires aux détecteurs de monoxyde de carbone que beaucoup d'entre nous ont maintenant à la maison.
Mais imaginons que les mineurs - ou les soldats ou les sauveteurs - puissent simplement porter une chemise qui changerait de couleur en présence de gaz dangereux.
C'est la technologie en cours de développement à l'Université Tufts, où des chercheurs ont créé des fils teints qui changent de couleur en présence de monoxyde de carbone et d'autres dangers. Ils espèrent que les fils pourront éventuellement être tissés dans des vêtements intelligents au profit des travailleurs de divers domaines. Ces vêtements pourraient potentiellement être encore plus abordables et faciles à utiliser que les méthodes actuelles de détection de gaz, selon les chercheurs.
«Nous voulions développer une solution de surveillance environnementale dans laquelle vous n’aviez pas à emporter le capteur», explique Rachel Owyeung, une étudiante diplômée en génie chimique et biologique de Tufts. «Grâce à nos fils lavables à détection de gaz, le capteur peut être intégré à un vêtement que vous porteriez déjà, comme une chemise.»
Owyeung était l'auteur principal d'un article sur la technologie, récemment publié dans la revue Scientific Reports .
Les chercheurs ont étudié trois types de colorants: le MnTPP, le rouge de méthyle et le bleu de bromothymol. Le MnTPP et le bleu de bromothymol détectent l'ammoniac, tandis que le rouge de méthyle détecte le chlorure d'hydrogène, qui peuvent tous les deux nuire aux yeux, à la peau et aux voies respiratoires. Ils ont utilisé un procédé spécial pour lier le colorant au fil en le traitant avec de l'acide acétique, ce qui rend le fil plus grossier et permet une fixation plus ferme. Ils ont ensuite appliqué un polymère sur le fil pour créer un joint hydrofuge. De cette façon, le vêtement obtenu peut être lavé sans que le colorant ne soit lessivé.
Le changement de couleur qui se produit lorsque les fils sont exposés au gaz peut être vu à l'œil nu ou avec l'appareil photo d'un smartphone. La caméra permet une détection encore plus sensible, en lisant de subtils changements de couleur lorsque des substances dangereuses ne contiennent que 50 parties par million.
Les vêtements ou les matériaux fabriqués à partir des fils à changement de couleur pourraient avoir une grande variété d'applications. Il pourrait être utilisé par les travailleurs chargés des produits de nettoyage, des engrais ou de la fabrication de produits chimiques, des matériaux susceptibles d'émettre des gaz dangereux. Cela pourrait aider le personnel militaire à éviter les armes chimiques. Il pourrait même être utilisé sous l'eau - les capteurs de gaz sont stables dans l'eau, ce qui leur permet de détecter les gaz dissous. Cela pourrait être utile dans le secteur de l'exploration pétrolière et gazière. Il pourrait également avoir des utilisations médicales, en détectant les niveaux de gaz dans le sang ou d'autres liquides biologiques comme moyen de diagnostiquer des maladies. L’équipe espère que les vêtements de détection de gaz pourraient être particulièrement utiles dans les environnements à faibles ressources, où les travailleurs n’auront peut-être pas accès aux appareils numériques ni à leur formation.
«Mon application préférée, en tant que personne travaillant quotidiennement dans un laboratoire de recherche, consiste à incorporer nos fils dans des sarraus de laboratoire», déclare Owyeung. «Je suis obligé de porter la blouse de laboratoire en tout temps et si le patch de ma blouse devait changer de couleur, je saurais qu'il y a des composés volatils dans ma zone de travail. Cela me permet de surveiller en temps réel ma zone immédiate et d’accélérer mon temps de réponse afin d’assurer ma sécurité et celle des autres. "
Les prochaines étapes de l’équipe seront d’examiner plus avant comment utiliser les fils pour détecter les gaz dissous dans l’eau.
«L'application de colorants sensibles au pH sur les textiles n'est pas nouvelle, mais l'application spécifique des auteurs - la détection des gaz - me semble nouvelle et intéressante», déclare Harold Freeman, professeur de chimie des textiles à la North Carolina State University.
Freeman a déclaré que la technologie s'inscrivait dans les recherches actuelles sur les textiles électroniques avec des capteurs intégrés pour surveiller les fonctions corporelles.
"Il semble logique d'étendre la technologie actuelle à la détection des gaz atmosphériques nocifs", a-t-il déclaré.
Les Canaries partout sont certains d'approuver.
