5 июня 2024
Ученые разработали метод, позволяющий использовать листву в качестве датчиков. Новая технология позволяет наносить лазерную печать на поверхность листьев, превращая их в нечто, на первый взгляд, совершенно неожиданное.
Метод был представлен как альтернатива 3D-печати с использованием пластика и как средство для более экологичных способов изготовления таких устройств, как датчики. 3D-печать сочетает в себе скорость, гибкость дизайна и способность применять продукты вторичной переработки в качестве подложки. Это дает возможность значительно сэкономить на материалах. Однако в большинстве 3D-принтеров для создания предметов используется пластик. Одна из исследовательских групп задалась вопросом: что будет, если использовать вместо него натуральные объекты, например, листья?
По окончании многолетних исследований был найден способ печати электрохимических сенсоров на опавшей листве. Ученые применили CO₂ лазер для печати нужного объекта на листе. Лазерный луч используется для того, чтобы выжечь сенсор на листе в процессе, называемым пиролизом. Методика преобразует целлюлозу в графит. Графит приобретает форму способного функционировать датчика.
В течение производственного процесса систематически настраиваются различные параметры СО₂ лазера: мощность лазерного луча, скорость сканирования при пиролизе и промежутки сканирования. Регулировка позволяет добиться наилучших результатов.
Кроме того, применимость сенсоров была подтверждена несколькими тестами, включающими обнаружение дофамина и парацетамола в биологических и фармацевтических образцах. При определении дофамина система доказала свою эффективность в линейном диапазоне 10-1200 микромоль на литр при пределе обнаружения в 1,1. Что касается парацетамола, то система хорошо показала себя в диапазоне 5-100 микромоль на литр при пределе 0,76.
В ходе испытаний с использованием дофамина и парацетамола, проведенных в подтверждение концепции, электрохимические сенсоры, полученные из опавших листьев деревьев, показали удовлетворительные характеристики и достойную внимания повторяемость, что подчеркивает их потенциал как альтернативы традиционным системам.
Замена обычных материалов опавшими листьями предоставляет значительные преимущества с точки зрения сокращения затрат и, прежде всего, экологичности. Листья, опавшие с деревьев и непригодные к использованию, были бы в любом случае переработаны или сожжены. Им была подарена «вторая жизнь» в роли подложки для высокотехнологичных устройств, что стало важным шагом в производстве электрохимических датчиков.
Источник: sensoren.ru
