ReSURF:画期的な超高速、伸縮性、自己修復性、リサイクル可能なセンサー

シンガポール国立大学、シンガポール

シンガポール国立大学の研究者によって開発された ReSURF センサーは、自己組織化され撥水性のある表面を形成する多用途の素材を特徴としています。このコンセプトは、人間の皮膚の油性保護層からインスピレーションを得たものです。 (画像:NUS デザイン工学部)

清潔で安全な水は人間の健康と幸福にとって不可欠です。また、食料安全保障において重要な役割を果たし、ハイテク産業を支援し、持続可能な都市化を可能にします。しかし、世界の多くの地域では、汚染を迅速かつ正確に検出することが依然として大きな課題となっています。シンガポール国立大学 (NUS) の研究者によって開発された画期的な新しい装置は、水質の監視と管理を大幅に進歩させる可能性があります。

人間の皮膚に見られる油性保護層の生物学的機能からインスピレーションを得て、NUS デザイン工学部材料科学工学科のベンジャミン ティー准教授率いる研究チームは、この概念を、撥水界面を自発的に形成できる ReSURF という多用途の素材に変換しました。

この新しい材料は、迅速なミクロ相分離アプローチを通じて調製することができ、自律的に自己修復し、リサイクルすることができます。研究者らはこの材料を、水滴の動きからのエネルギーを利用して電荷を生成する摩擦電気ナノ発電機（TENG）として知られる装置に組み込んだ。結果として得られるデバイス (ReSURF センサー) は、水質モニターとして応用できます。

「ReSURF センサーは、油やフッ素化合物などのさまざまな汚染物質を検出できますが、これらは多くの既存のセンサーでは困難です。この機能と、自己給電、自己修復、再利用性、リサイクル可能性などの独自の機能により、ReSURF はリアルタイムのオンサイトで持続可能な水質モニタリングのための持続可能なソリューションとして位置づけられます。」

ReSURF 素材のチームの設計と新しい水質センサーの性能は、科学雑誌 Nature Communications に掲載されました。 .

電気化学センサー、光学検出システム、バイオセンサーなどの既存の水質モニタリング技術は、重金属、リン、微生物汚染の検出など、特定の用途に効果的です。

ただし、これらのテクノロジーは、応答の遅さ、高コスト、外部試薬や電源への依存、再利用性の制限、かさばる実験室機器や特殊な機器の必要性などの制限に直面することがよくあります。

NUS チームが開発した ReSURF センサーは、特に現場でのリアルタイム水質センシングにおいて、これらの課題を効果的に克服します。この自己電源式デバイスは、約 6 ミリ秒 (つまり、まばたきの約 40 倍の速さ) で水の汚染を検出する能力を実証しました。

さらに、ReSURF センサーは自己修復およびリサイクル可能になるように設計されており、持続可能でメンテナンスの手間がかからないソリューションとなります。この材料は伸縮性と透明性があるため、ソフト ロボットやウェアラブル エレクトロニクスなどの柔軟なプラットフォームに簡単に統合でき、従来のセンシング材料とは一線を画します。

さらに、センサーとして使用される ReSURF 材料は、溶媒に溶解するため簡単にリサイクルできるため、環境に優しいソリューションを提供し、性能を損なうことなく新しいデバイスで再利用できます。

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