ReSURF: Doorbraak Ultrafaste, Utrekbare, Zelfherstellende, Herbruikbare Sensor

Nationale Universiteit van Singapore, Singapore

Ontwikkeld door onderzoekers van de Nationale Universiteit van Singapore, heeft de ReSURF-sensor een veelzijdig materiaal dat een zelfassemblerend en waterafstotend oppervlak vormt – een concept geïnspireerd door de olieën beschermende laag van de menselijke huid. (Afbeelding: College of Design and Engineering bij NUS)

Schoon, veilig water is vitaal voor menselijke gezondheid en welzijn. Het speelt ook een cruciale rol in onze voedselzekerheid, ondersteunt high-tech industrieën en maakt geduigde verstedelijking mogelijk. Echter, het snel en nauwkeurig detecteren van verontreiniging blijft een grote uitdaging in veel delen van de wereld. Een breek door nieuw apparaat ontwikkeld door onderzoekers aan de Nationale Universiteit van Singapore (NUS) heeft het potentieel om waterkwaliteitsmonitoring en -beheer significant vooruit te helpen.

Geïnspireerd op de biologische functie van de olieën beschermende laag die op de menselijke huid gevonden wordt, vertaalde een team onderzoekers geleid door Associate Professor Benjamin Tee van de Department of Materials Science and Engineering in het College of Design and Engineering bij NUS, dit concept in een veelzijdig materiaal, genaamd ReSURF, capabel van spontaan een waterafstotende interface te vormen.

Dit nieuwe materiaal, dat kan worden bereid via een snelle micro-fase-scheidingsbenadering, herstelt zelf en kan gerecycled worden. De onderzoekers incorporeerden het materiaal in een apparaat bekend als een triboelektrische nanogenerator (TENG), die de energie van de beweging van waterdruppels gebruikt om een elektrische lading te creëren. Het resulterende apparaat (ReSURF-sensor) kan worden toegepast als een waterkwaliteitsmonitor.

"De ReSURF-sensor kan diverse verontreinigingen detecteren, zoals oliën en gefluoreerde verbindingen, die uitdagend zijn voor veel bestaande sensoren. Deze capaciteit, samen met unieke kenmerken zoals zelf-gevoed, zelfherstellend, herbruikbaar en recycleerbaar, positioneert ReSURF als een duurzame oplossing voor real-time, on-site, en duurzame waterkwaliteitsmonitoring," zei Tee.

Het team's ontwerp van het ReSURF-materiaal en prestaties van de nieuwe waterkwaliteitssensor werden gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Communications.

Bestaande waterkwaliteitmonitoringstechnologieën zoals elektrochemische sensoren, optische detectiesystemen en biosensoren zijn effectief in bepaalde specifieke toepassingen, zoals het detecteren van zware metalen, fosfor en microbiële verontreiniging.

Echter, deze technologieën ondervinden vaak beperkingen waaronder trage respons, hoge kosten, afhankelijkheid van externe reagentia of energiebronnen, beperkte herbruikbaarheid, en de noodzaak voor volumineuze laboratoriumapparatuur of gespecialiseerde instrumentatie.

De ReSURF-sensor ontwikkeld door het NUS-team overkomt deze uitdagingen effectief, met name in on-site real-time waterkwaliteitssensing. Het zelf-gevoede apparaat heeft de capaciteit getoond om waterverontreinigingen in ongeveer 6 milliseconden te detecteren (d.w.z. ongeveer 40 keer sneller dan een oogwenk).

Daarnaast is de ReSURF-sensor ontworpen om zelfherstellend en recyleerbaar te zijn, wat het een duurzame en laag-onderhoud oplossing maakt. Door utrekbaar en transparant te zijn, kan het materiaal gemakkelijk geïntegreerd worden in flexibele platforms, inclusief zachte robotica en draagbare elektronica, wat het onderscheidt van conventionele sensormaterialen.

Verder biedt het ReSURF-materiaal toegepast als sensor een milieuvriendelijke oplossing omdat het gemakkelijk gerecycled kan worden door zijn oplosbaarheid in oplosmiddelen, wat hergebruik in nieuwe apparaten zonder prestatieverlies mogelijk maakt.

Voor meer informatie, contact: Zhi Hui Poo op Dit e-mailadres wordt beschermd tegen spambots. Je hebt JavaScript nodig om het te bekijken.; +65 651-65-399.