ReSURF: Sensor ultrafino, elástico, auto-reparable y reciclable revolucionario

Universidad Nacional de Singapur, Singapur

Desarrollado por investigadores de la Universidad Nacional de Singapur, el sensor ReSURF presenta un material versátil que forma una superficie auto-ensamblable y repelente al agua — un concepto inspirado en la capa protectora oleosa de la piel humana. (Imagen: Colegio de Diseño e Ingeniería de NUS)

Agua limpia y segura es vital para la salud y el bienestar humano. También juega un papel crítico en nuestra seguridad alimentaria, apoya industrias de alta tecnología y permite la urbanización sostenible. Sin embargo, detectar contaminación de forma rápida y precisa sigue siendo un gran desafío en muchas partes del mundo. Un nuevo dispositivo innovador desarrollado por investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) tiene el potencial de avanzar significativamente el monitoreo y gestión de la calidad del agua.

Tomando inspiración de la función biológica de la capa protectora oleosa encontrada en la piel humana, un equipo de investigadores liderado por el Profesor Asociado Benjamin Tee del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales en el Colegio de Diseño e Ingeniería de NUS, tradujo este concepto en un material versátil, llamado ReSURF, capaz de formar espontáneamente una interfaz repelente al agua.

Este nuevo material, que puede prepararse mediante un enfoque rápido de micro-separación de fases, se auto-repara autónomamente y puede reciclarse. Los investigadores incorporaron el material en un dispositivo conocido como nanogenerador triboeléctrico (TENG), que usa la energía del movimiento de gotas de agua para crear una carga eléctrica. El dispositivo resultante (sensor ReSURF) puede aplicarse como monitor de calidad del agua.

"El sensor ReSURF puede detectar varios contaminantes, como aceites y compuestos fluorados, que son desafiantes para muchos sensores existentes. Esta capacidad, junto con características únicas como auto-alimentado, auto-reparable, reutilizable y reciclable, posiciona a ReSURF como una solución sostenible para monitoreo de calidad del agua en tiempo real, in situ y sostenible", dijo Tee.

El diseño del material ReSURF por el equipo y el rendimiento del novedoso sensor de calidad del agua fueron publicados en la revista científica Nature Communications.

Las tecnologías existentes de monitoreo de calidad del agua como sensores electroquímicos, sistemas de detección óptica y biosensores son efectivas en ciertas aplicaciones específicas, como detección de metales pesados, fósforo y contaminación microbiana.

Sin embargo, estas tecnologías a menudo enfrentan limitaciones incluyendo respuesta lenta, altos costos, dependencia de reactivos o fuentes de energía externas, reutilización limitada y la necesidad de equipos de laboratorio voluminosos o instrumentación especializada.

El sensor ReSURF desarrollado por el equipo de NUS supera efectivamente estos desafíos, particularmente en detección de calidad del agua in situ y en tiempo real. El dispositivo auto-alimentado ha demostrado la capacidad de detectar contaminantes en el agua en aproximadamente 6 milisegundos (es decir, alrededor de 40 veces más rápido que un parpadeo).

Además, el sensor ReSURF está diseñado para ser auto-reparable y reciclable, lo que lo convierte en una solución sostenible y de bajo mantenimiento. Al ser elástico y transparente, el material puede integrarse fácilmente en plataformas flexibles, incluyendo robótica blanda y electrónica wearable, distinguiéndolo de materiales de detección convencionales.

Además, el material ReSURF aplicado como sensor ofrece una solución ambientalmente amigable ya que puede reciclarse fácilmente debido a su solubilidad en solventes, permitiéndole ser reutilizado en nuevos dispositivos sin sufrir pérdida de rendimiento.

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