Gaz Sızıntılarını Tespit Edebilen Giyilebilir Sensör
Fabrikalardaki gaz sızıntıları,kazanlardaki karbon monoksit sızıntıları yada kontrol bacası temizlemeleri sırasındaki gaz boğulmaları gibi gaz kazaları yaralanmalara sebep olmaya ve yaşamları tehdit etmeye devam ediyor.Bu sebeple halk sağlığı, çevre izleme ve askeriye için zehirli gazları yada biyokimyasalları hızlı bir şekilde tespit edebilecek bir sensörün geliştirilmesi hala önemli bir mesele olmakta.Son zamanlarda POSTECH’deki bir araştırma ekibi ucuz, aşırı derecede küçültülmüş, uçucu gazı hızlı bir şekilde kullanıcıya uyarabilen, giyilebilir bir hologram sensörü geliştirdi.
Araştırma Ekibi Lideri Makine ve Kimya Mühendisliği Bölümü Profesörü Junsuk Rho, Makine Mühendisliği Bölümünden Dr.Inki Kim ile birlikte Profesör Young-Ki Kim ve Kimya Mühendisliği Bölümünden doktora öğrencisi Won-Sik Kim , zararlı gazlar tespit edildiğinde hızlı bir şekilde görsel holografik alarm verecek bir sensör geliştirmek için gaz reaktif sıvı kristal optik moderatörü metasurface ile entegre ettiler.Bu çalışmanın bulguları 7 Nisan 2021 tarihinde Science Advances’de yayımlandı.
Petrokimya tesisleri gibi tehlikeli ortamlarda çalışanlar için gaz sensörleri hayat demek. Ancak bilinen gaz algılama cihazları yüksek maliyetli kompleks makinelerden ve elektronik aletlerden yapılması sebebiyle geniş ölçüde kullanılamıyor.Buna ek olarak, ticari gaz sensörleri taşınma güçlüğü ve reaksiyon hızı gibi kullanımındaki zorluklar sebebiyle kısıtlı kullanıma sahip olması bir diğer sebep.
Bu problemleri çözmek için, araştırma ekibi geleceğin optik cihazı olarak tanınan görünmez pelerin etkisine sahip olan ve bu sayede görünen objeleri ışık indeksini kontrol ederek görünmez olmasını sağlayan metasurface yapısını değerlendirdi . Metasurface rahatça ışığı kontrol ederek özellikle iki yönlü hologramları ve üç boyutlu görüntüleri aktarmak için kullanılıyor.
Araştırma ekibi,metasurface kullanılarak boşlukta holografik görsel üzerinde yüzebilen , gaz ortaya çıktığında sensör içindeki sıvı kristal katmanın içindeki sıvı kristal moleküllerin yönelimini değiştirmesi nedeniyle dönüşen, geçen ışığın polarizasyon kontrolünü kullanarak birkaç saniye içinde yüzdürülebilen bir gaz sensörü geliştirdi.Dahası, araştırmacılar tarafından geliştirilen gaz sensörü dış mekanik ve elektronik aletlerin desteğine ihtiyaç duymuyor. Çalışmada kullanılan hedef zararlı gaz ise zehirli bir madde olarak bilinen karın ağrısı, baş ağrısı ve baş dönmesine hatta lösemiye bile sebep olabilen izopropil alkol.
Yeni geliştirilen sensörün 200 ppm miktarındaki gazı bile tespit edebildiğini kanıtlandı.Bir tahta kalem kullanılan deneyde günlük yaşantımız içindeki uçucu bir gaz işaretleyici sensöre getirildiği anda görsel bir holografik alan ortaya çıktı.
Dahası araştırma ekibi, bu esnek ve giyilebilir gaz sensörünü üretmek için tek adımlı bir nanokompozit baskı yöntemini geliştirdi.Metasurface yapısı , öncesinde sert bir madde üzerinde işlenen , eğimli yada esnek madde üzerinde tek adımlı nanokompozit proses ile birlikte hızlı bir şekilde üretilebilecek şekilde tasarlandı.
Esnek sensörler, bu metot kullanılarak güvenlik gözlerine yapışkan olarak bağlanabilecek şekilde yerleştirildiğinde gazı tespit edebilecek ve hologram alarm gösterecek.Bu sensörlerin Apple,Samsung,Google ve Facebook’ta geliştirilmekte olan cam tipi AR görüntüleme sistemleriyle entegre olması bekleniyor.
Bir adım daha ileriye giderek, araştırma ekibi çevredeki biyokimyasalların yada gazların konsantrasyon seviyesini ve çeşidini holografik alarm ile birlikte görüntüleyen yüksek performanslı bir çevre sensörünü geliştiriyor ve çeşitli holografik görüntüleri kodlayabilen optik tasarım teknikleri üzerinde çalışıyorlar.
“Yeni geliştirilen ultra-sıkıştırılabilen giyilebilir gaz sensörü, alışılagelmiş basit ışıklı yada işitsel alarmlardan daha sezgisel bir holografik görsel alarm sağlıyor.” diyor Prof.Junsuk Rho. “Özellikle akustik ve görsel gürültünün yoğun olduğu zorlu çalışma ortamlarında bu sensörlerin etkili olması bekleniyor.”
Kaynak: sciencedaily.com
