แปลและเรียบเรียง โดย อรวรรณ สัมฤทธิ์เดชขจร
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

เครดิตภาพ: Rachel Owyeung, Tufts University, Nano Lab

ด้ายเปลี่ยนสีที่เตรียมจากสีย้อม 3 ชนิด คือ โบรโมไทมอลบลู (บน) เมทิลเรด (กลาง) และ MnTPP (ล่าง) อยู่ในบรรยากาศที่มีแก๊สแอมโมเนียในปริมาณ 0 ppm (แถวซ้าย) 50 ppm (แถวกลาง) และ 1000 ppm (แถวขวา)

นักวิทยาศาสตร์พัฒนาเส้นด้ายเปลี่ยนสีสำหรับถักทอเป็นเสื้อเตือนภัยให้แก่ผู้สวมใส่ที่กำลังอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยแก๊สอันตราย

ปัจจุบันแม้จะมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับตรวจจับแก๊สพิษ แต่อุปกรณ์เหล่านี้มีราคาสูง อีกทั้งผู้ใช้จำเป็นต้องได้รับการอบรมวิธีการใช้งานอย่างเหมาะสม ในอนาคตอันใกล้เราอาจมีทางเลือกใหม่ที่ง่ายและสะดวกกว่าคือ การนำด้ายมาถักทอเป็นเสื้อที่เปลี่ยนสีได้เมื่ออยู่ในสภาวะแวดล้อมที่มีแก๊สพิษ

Prof. Sameer Sonkusale หัวหน้าทีมวิจัย ใช้สีย้อม 3 ชนิด ได้แก่ MnTPP โบรโมไทมอลบลู และเมทิลเรด ในการย้อมด้าย พวกเขาพบว่าสีย้อม MnTPP และโบรโมไทมอลบลู ใช้ตรวจจับแก๊สแอมโมเนีย ขณะที่สีย้อมเมทิลเรดใช้ตรวจจับแก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์ ซึ่งแก๊สเหล่านี้มักเกิดขึ้นจากปุ๋ย วัสดุอุปกรณ์ทำความสะอาด และกระบวนการผลิตสารเคมีและวัสดุ

การย้อมด้ายประกอบด้วย 3 ขั้นตอนคือ 1) จุ่มด้ายลงในสีย้อม 2) จุ่มด้ายลงในกรดแอซีติก ซึ่งขั้นตอนนี้จะทำให้เส้นด้ายมีเนื้อหยาบและบวมขึ้นเหมาะสำหรับการเกิดอันตรกิริยากับสีย้อม และ 3) ใช้โพลิไดเมทิลไซลอกเซน (polydimethylsiloxane, PDMS) เพื่อสร้างความยืดหยุ่น และหุ้มรอบเส้นด้ายที่ย้อมสีแล้วทำให้ด้ายมีสมบัติกันน้ำและป้องกันไม่ให้สีถูกชะออกขณะซัก ที่สำคัญ PDMS เป็นโพลิเมอร์ที่ยอมให้แก๊สผ่านเข้าออกได้ ดังนั้นแก๊สที่ต้องการตรวจจับจึงสามารถเข้าถึงสีย้อมที่อยู่ภายในเส้นด้ายได้

การนำด้ายที่ผ่านกระบวนการย้อมแล้วมาตรวจจับแก๊สพบว่า ด้ายสามารถเปลี่ยนสีตามสัดส่วนของปริมาณแก๊สได้อย่างน่าเชื่อถือและเหมือนเดิมทุกครั้งโดยตรวจจับที่ปริมาณต่ำสุดคือ 50 ppm และหากต้องการดูสีให้ถูกต้องมากกว่าการใช้สายตาก็สามารถใช้กล้องของสมาร์ทโฟนและแอปพลิเคชันเสริมในการอ่านหรือบอกปริมาณของสีที่เปลี่ยนไปได้ หรือแปลผลที่เกิดจากด้ายหลายเส้นหลากสี ทำให้ทีมวิจัยสามารถขยายผลในการตรวจจับแก๊สหลายชนิดในเวลาเดียวกันได้ อีกทั้งยังสามารถใช้ตรวจจับบริเวณพื้นที่ใต้น้ำที่มีแอมโมเนียละลายอยู่ได้

หากพัฒนาเทคโนโลยีนี้ให้สามารถใช้สีย้อมได้หลากหลายขึ้น ก็จะสามารถตรวจจับแก๊สเพิ่มได้อีกหลายชนิด รวมถึงถ้าใช้ผลิตเสื้อผ้าฉลาดก็สามารถใช้ซ้ำได้ ซักได้ และใช้งานได้อย่างปลอดภัยทั้งในงานด้านการแพทย์ การทหาร การกู้ภัย การสำรวจน้ำมันและแก๊ส

สนใจอ่านข้อมูลเพิ่มเติมที่
• https://now.tufts.edu/news-releases/s-sew-smart-scientists-invent-threads-detect-gases-when-woven-clothing
• Owyeung, R.E., Panzer, M.J., Sonkusale, S.R “Colorimetric Gas Sensing Washable Threads for Smart Textiles.” Scientific Reports, (4 April 2019). DOI: 10.1038/s41598-019-42054-8
• https://newatlas.com/gas-detecting-threads-clothing/59163/
• https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-6886893/Clothing-color-changing-thread-save-lives-detecting-toxic-gas.html

Scroll Up