Новый сенсор сможет предупредить спасателей, работающих в зоне чрезвычайной ситуации, об опасном насыщении угольного фильтра противогаза, защищающего их от вдыхания токсичных паров.
Группа исследователей из Университета Калифорнии (Сан-Диего) получили наноструктуры из углерода и продемонстрировали, что эти наноразмерные объекты могут применяться для создания микросенсоров для обнаружения летучих органических соединений.
Спасательные службы, зачастую первыми прибывающие на место аварии или техногенной катастрофы, не всегда обладают информацией о составе токсичных паров. Обычной защитой органов дыхания в таких случаях чаще всего выступает фильтрующий противогаз, работа которого основана на адсорбции потенциально опасных веществ с помощью фильтра из активированного углерода.
Пористые микросенсоры на основе фотонных кристаллов, размещенные на окончаниях оптических волокон, могут использоваться для обнаружения паров опасных органических веществ. (Рисунок из Advanced Materials, 2011; 23 (15): 1688). Однако при достижении критического уровня насыщения угольного фильтра опасные химические вещества начинают проходить через фильтрующую коробку, и в таком случае противогаз уже приносит больше вреда, чем пользы, создавая иллюзию безопасности. Тем не менее, не существует простых способов выяснить то, когда фильтр противогаза вырабатывает свой ресурс, и, поэтому, время, в течение которого можно находиться в противогазе без замены его фильтрующей коробки, определяется служебными инструкциями спасательной службы и нормативами гражданской обороны.
Руководитель исследования, профессор Майкл Сейлор (Michael Sailor) отмечает, что разработанные в его группе сенсоры могут служить для более точного определения степени насыщения активированного углерода в фильтре противогаза. Поскольку химические свойства нановолокон практически аналогичны свойствам использующегося в противогазах активированного угля, сорбционная способность этих материалов по отношению к органическим соединениям практически одинакова.
Исследователи из группы Сейлора организовали нановолокна углерода в организованные структуры – фотонные кристаллы, отражающие свет с определённой длинной волны. Полученные в результате сенсоры могут переливаться всеми цветами радуги, при этом цвет фотонного кристалла изменяется при насыщении углерода токсинами, что позволяет визуально контролировать степень насыщения фильтра токсинами. Новые сенсоры отличаются крайне небольшими размерами и высокой чувствительностью, что, как признают, производители средств защиты органов дыхания, позволит использовать их для интеграции в противогазы и респираторы.
Источник: Advanced Materials
__________________________________________________________________________________