变色墨水使衣服变成巨型化学传感器

作者：Jillian Kramer 是俄亥俄州的一名自由撰稿人。 来源：中国数字科技馆

图片来源：pixabay

一种新的变色墨水可以帮助监测人体健康和环境的变化，比如说，当衣服被汗水浸湿时，衣服会改变色调；或者当一氧化碳进入房间时，房间中的挂毯会改变颜色。该制剂可以印在T恤、帐篷等一切印染物品上面。

诸如利用智能手表和贴片之类的可穿戴传感电子设备来监控心率、血糖等数据。如今，塔夫茨大学（Tufts University）丝织物试验室的研究人员说，他们研发的新型丝绸墨水可以对人体内或周围环境中的化学物质反应并且量化。试验室的生物医学工程师、该新技术论文的资深作者Fiorenzo Omenetto说，丝绸具有“像生物材料保护茧一样的功能”，这意味着可以在墨水中添加必要的传感和变色材料而不会使其失去功能。

研究人员创建的最初版本的材料，是利用喷墨打印机将其喷在织物上，从而将小物件（例如贴片或手套）变成传感器。而在最新发表于《先进材料》网络版的研究中，他们用海藻酸钠增加油墨的浓稠度，使其可用于丝网印刷，然后再添加各种反应性物质。Omenetto说，有了这种新墨水，他们现在可以“轻松地大面积印刷大量反应性元素”。

图片来源：Pixabay

该团队通过将粗纤维分解成蛋白质来制成丝绸油墨。首先，研究人员将分解出的蛋白质悬浮在水中，接着，他们将反应性分子（例如pH指示剂和乳酸氧化酶）混合，并分析了当暴露于变化的环境中时，生成物是如何改变颜色的。因此将其在织物上印刷并穿戴在身上时，pH指示剂可以帮助检测皮肤健康或脱水状况；乳酸氧化酶可以衡量穿着者的疲劳程度。虽然这些变化肉眼可见，但研究人员还是使用相机成像分析来进行连续监控颜色变化并创建了数据库。

图片来源：Pixabay

Omenetto说：“就一件T恤而言，穿着者[通过]运动来给衬衫“染色”，其颜色与汗水的酸度分布相关。他设想使用墨水来帮助监测此类活动。他说，该技术还可以用于监控房间中的环境变化，或者通过对细菌的反应跟踪疾病进展。

并未参与这项研究的夏威夷大学马诺阿分校（University of Hawaii at Manoa）的机械工程师Tyler Ray指出，当今的大多数可穿戴式显示器都是刚性的、有线的并且体积较大。他说，这项新的墨水技术“有可能将商用可穿戴设备从娱乐性的新颖设备转变为可穿戴的、临床级的生理测量工具，给医师带来可操作性的信息。”但是，“任何比色法所面临的一大挑战就是各种环境条件，例如亮度或所用相机对其精确性的影响。”未来的研究需要解决这些问题。