Создание УФ-датчиков
Исследователи объединили 8% альгината и 10% желатина, чтобы сформировать составные чернила для своего проекта. Основным фотоактивным компонентом их конструкций был порошок оксида титана, обычный белый пигмент, который высвобождает электроны при воздействии ультрафиолетового излучения. В различных тестах исследователи также использовали несколько красителей разных цветов, включая метиленовый синий, метиловый оранжевый и малахитовый зеленый.
Основные результаты
Созданные исследователями чернила демонстрируют отличные свойства для 3D-печати. В холодных условиях желатин, который использовался, растекался достаточно свободно, чтобы частично химически связать альгинат. Альгинатная часть чернил также оставалась частично сшиваемой катионами, что придавало чернилам дополнительную адаптируемость. Чернила также продемонстрировали разжижение при сдвиге даже при инкапсулировании частиц как оксида титана, так и красителей. Таким образом, он смог хорошо выдавливаться и сохранять стабильную форму патча после печати. Исследователи также обнаружили, что изменение цвета их конструкций происходило предсказуемо.
Оксид титана при возбуждении запускал цепь восстановительно-окислительных реакций внутри гидрогеля. Эта цепочка в конечном итоге привела к деградации органических молекул красителей. Гидрогель содержал достаточно воды, оксида титана и красителя, чтобы обеспечить визуально заметную реакцию. Это также позволяло достаточно проникать УФ-излучению для своевременного завершения реакции.
Во время испытаний на открытом воздухе ученые обнаружили, что интенсивность цвета уменьшалась линейно со временем воздействия, демонстрируя предсказуемую реакцию датчиков на УФ-излучение. Сами датчики нетоксичны, поэтому их можно использовать в самых разных приложениях, потенциально включая устройства прямого контакта с кожей.
Такой датчик может быть полезен для обнаружения непредвиденного воздействия УФ-излучения, чтобы предотвратить солнечные ожоги. В развивающейся области ультрафиолетовой дезинфекции такой датчик может также указывать, достаточно ли подвергался воздействию предмет одежды или инструмент.