纳米技术推动建筑物的新泄漏检测

滑铁卢大学的研究人员已经开发出一种新型的，无电池的微型传感器，该传感器使用纳米技术为自身供电，可以检测建筑物中的漏水情况，并自动向智能手机发送警报。

这些传感器的直径仅为五毫米，由堆叠的纳米颗粒组成，因此可以安装在以前人迹罕至的地方。当它们暴露在湿气中时，会发生化学反应以产生电能。

研究人员认为，由于没有电池和相关电路，它们的商业售价为每片1美元，仅是当今市场上现有泄漏检测设备成本的一小部分。

“该技术非常独特，因为它可以避免使用电池。”滑铁卢大学工程学兼职助理教授乔治·沙克（George Shaker）解释说。工程和电气与计算机工程系。“这是环保的，而且成本很低。无需电池维护或更换。”

摇床负责监督西威州大学-史莱格尔老化研究所的传感器和设备实验室的无线活动，而周在大学设有自己的实验室。教授们的研究生也参与了将这个想法变为现实的工作。该团队包括学生Oliver Witham，博士后研究员Ming Xiao，研究助理Feng Jiayun，物理学和天文学教授Walter Duley和研究生Nathan Johnston。

漏水是办公室，公寓和其他建筑物损坏和财产损失的主要原因，但沙克尔说，许多业主在施工阶段未安装足够的传感器，因为它们太昂贵了。

传感器的成本通常在50美元至100美元之间，因为它们具有复杂的电池管理系统来支持其车载大功率无线电。

Shaker说：“在这个价格范围内，在现实应用案例中部署成千上万个这样的单元非常昂贵。”

此外，设备成本越高，解决方案就越复杂和昂贵，因为此类系统涉及更高的运营成本来解决电池更换等问题。

“不用说，单位越多，电池浪费就越多，系统对环境的危害也就越大，” Shaker说。“我们只是想创建一个更好的，环境友好的系统。”

他说，滑铁卢研究人员开发的传感器成本较低，为部署更多传感器以监控泄漏并大大改善建筑物的防护打开了大门。

新的传感器基于纳米技术，它是研究和应用极小的物体的方法，通常规模在1到100纳米之间。顺便一提，一英寸有2540万纳米。一张报纸的厚度约为100,000纳米。

纳米粒子暴露于湿气，水或任何其他液体中时会发电。无电池传感器的基础是一个只有几厘米见方的微小白色立方体。立方体内部是一个能量收集板。一旦漏水，立方体内部的纳米材料就会激活并产生电能，为车载无线电供电。此过程全部在多维数据集中进行。

可以对系统进行设置，以便在发生泄漏时将即时通知直接发送到智能手机。

Shaker说：“无线电将向无线网络发送SOS信号。” “信号将到达云层，我们的服务器将在其中将警报发送到正确的电话号码和安装在用户手机上的用户应用程序。

“我们可以简单地将纳米材料设计为仅根据与该材料接触的一定体积的液体进行活化。产生的电量足以为其他公用事业传感器上的无线无线电供电。”

根据Shaker所说，这些传感器的独特之处在于它们可以在建筑施工过程中安装在很难到达的区域。它们需要较少的维护，因此是检测泄漏的绿色方式。使用后它们也会复位。

在建筑物竖立之后，安装泄漏检测系统的唯一方法通常是在钻孔或其他破坏性手段上将其放置在建筑物中。

“为了进行比较，对电池系统这样做通常意味着需要另一个破坏性过程才能到达系统并更换电池，” Shaker说。

在最近举行的关于智慧城市和物联网的国际会议上，发表了一篇名为“利用无电池传感节点的新型漏水检测网状网络的开发”的研究论文。

现在，研究人员正忙于在滑铁卢建设加拿大制造工厂，以支持其大规模生产计划。他们与一家大型加拿大公寓经营者共同完成了一个试点演示，目前正在发展一个团队来满足高需求。

在探索商业化的同时，研究人员还寻求基础技术的其他应用，包括用于老年人的尿布和用于检测手术后伤口渗漏的绷带。

“我们相信这有可能解决几个重要问题，” Shaker说。