افزایش سرعت حسگرهای رطوبت با کمک نانوحفره‌ها

استفاده از شبکه‌های عبوری پلیمری نانومتخلخل ـ که پژوهشگران آمریکایی آن را توسعه داده‌اند‌ـ حس‌کردن رطوبت را سرعت می‌بخشد. ساختارهایی که نسبت سطح به حجم بالایی دارند در مواجهه با تغییر در رطوبت نسبی به‌سرعت واکنش می‌دهند؛ این مطلب برای بخش پزشکی خبر خوشی است.

استفاده از شبکه‌های عبوری پلیمری نانومتخلخل ـ که پژوهشگران آمریکایی آن
را توسعه داده‌اند‌ـ حس‌کردن رطوبت را سرعت می‌بخشد. ساختارهایی که نسبت
سطح به حجم بالایی دارند در مواجهه با تغییر در رطوبت نسبی به‌سرعت واکنش
می‌دهند؛ این مطلب برای بخش پزشکی خبر خوشی است.

تونی جون هوآنگ، از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، می‌گوید: “زمان پاسخ ذاتی
این حسگر حدود ms 137 است که برای مدیریت بیماران تحت بیهوشی یا بیماران
ریوی به‌اندازه کافی سریع است، همچنین، امکان بهبود دستگاه با تنظیم ترکیب
محلول اولیه پلیمر نیز وجو دارد.

این شبکه طی فرایند فوتوپلیمریزاسیون هولوگرافیک تولید می‌شود. محلول اولیه
پلیمر‌ـ که شامل بلور مایع TL213 است‌ـ مخلوط شده، تحت امواج مافوق صوت
قرار می‌گیرد(سونیکیشن)، سپس بین دو ورقه شیشه‌ای که با ذرات میکرومتری از
هم جدا نگه داشته شده‌اند، قرار می‌گیرد.

برای شکل دادن قطعه، نمونه ساندویچ‌شده در معرض پرتوهای لیزر با قدرت mW
۱۰۰ و تحت زاویه ۳۰ درجه به مدت یک دقیقه قرار می‌گیرد و پس از آن با منبع
نور سفیدی به مدت ۲۴ ساعت پخته می‌شود.

Jinjie Shi و Vincent Hsiao، همکاران هوآنگ، خاطرنشان کرده‌اند که برای
تشکیل نانوحفره‌ها، افزودن حلال غیر فعالی مانند استن یا تولوئن به محلول
اولیه پلیمر ضروری است. در حین فرایند فوتوپلیمریزاسیون، فاز حلال از
فوتوپلیمر جدا شده، قطرات نانومتری‌ای را تشکیل می‌دهد که تبخیر شده و حفره
کوچکی را درون شبکه برجای می‌گذارد.

پژوهشگران برای تبدیل کردن تراشه پلیمری با ابزاری کارا، شبکه را در مسیر
پرتو منبع نور هالوژنی قرار داده، میزان عبور را به‌عنوان تابعی از میزان
رطوبت اندازه‌گیری نمودند. جذب و دفع مولکول‌های آب درون ساختار نانوحفره‌ها،
موجب تغییر ضریب شکست نور در ماده‌ می‌شود‌ و مبنایی برای آشکار‌سازی تغییر
میزان رطوبت نسبی در طول زمان خواهد بود.

اکنون با اثبات فایده نانوحفره‌ها در حس کردن رطوبت، این گروه به‌ دنبال
بسط این فناوری به سیستم‌های پلیمری تزریق تدریجی دارو هستند.