Ученые из Института научных и промышленных исследований (SANKEN) Университета Осаки в сотрудничестве с Университетом Тюо, Технологическим университетом Эйндховена и Национальным институтом передовых промышленных наук и технологий разработали неразрушающий листовой датчик для контроля качества жидкости. Используя напряжения, генерируемые в слое углеродных нанотрубок, этот метод не требует отбора проб, химических меток или внешнего источника света. Применение этого исследования может обеспечить контроль качества химических заводов или экологически чувствительных водных объектов на месте.
Мониторинг содержания химических веществ в воде, протекающей по трубам, имеет решающее значение для промышленных применений , таких как производство продуктов питания или напитков, а также для выявления загрязнения окружающей среды в сточных водах, попадающих в окружающую среду. Однако современные методы требуют периодического сбора образцов для тестирования, а также использования химических реагентов или меток. Необходим новый подход для непрерывного мониторинга без прерывания работы.
Теперь группа исследователей изобрела гибкий лист, в котором пленка из углеродных нанотрубок используется в качестве слоя фотодетектора. При воздействии светового излучения углеродные нанотрубки могут создавать электрическое напряжение, которое можно обнаружить с помощью прикрепленных к ним электродов. «Наше устройство для растягивания листа оснащено высокочувствительным широкополосным оптическим датчиком, который позволяет прикреплять его к трубам самых разных форм», — говорят авторы Ли Коу и Теппей Араки.
Изменения температуры воды также можно отслеживать пассивно на основе излучения абсолютно черного тела . Для обнаружения примесей или проверки напитков можно использовать внешний источник терагерцового или инфракрасного излучения. Это позволяет непрерывно применять методы спектроскопии к текущим жидкостям. «Оптический сенсорный лист может легко визуализировать концентрацию, температуру, вязкость и расположение трещин и жидкостей в трубах, способствуя реализации будущих систем измерения параметров окружающей среды», — говорят старшие авторы Юкио Кавано и Цуёси Секитани. Исследователи протестировали систему и обнаружили линейную зависимость между концентрацией глюкозы и пассивно генерируемым напряжением.
Команда надеется, что это исследование может привести к модернизации методов промышленного контроля качества, при которых концентрации загрязняющих веществ можно контролировать постоянно, а не во время запланированных сборов. Исследование опубликовано в Science Advances.
