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- 納米光學(xué)傳感器能夠?qū)︻伾兓慕ㄖ镞M(jìn)行結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測
- 來源：美國科學(xué)技術(shù)研究委員會 發(fā)表于 2024/11/8
隨著建筑物的老化，對其結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行有效監(jiān)測的需求顯著增長。納米光學(xué)傳感器技術(shù)的一項突破現(xiàn)在可以精確、實(shí)時地測量結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定性。
這項創(chuàng)新有望重塑結(jié)構(gòu)診斷領(lǐng)域，提供一種經(jīng)濟(jì)高效、省時的解決方案，減少對該領(lǐng)域傳統(tǒng)上所需的專業(yè)知識的需求。
由韓國機(jī)械與材料研究院（KIMM）納米融合制造研究部門的納米光刻與制造研究中心的首席研究員Jae Sung Yoon博士領(lǐng)導(dǎo)，以及來自UST-KIMM學(xué)院的博士候選人Nguyen Hoang Minh領(lǐng)導(dǎo)，研究團(tuán)隊從孔雀羽毛和形態(tài)蝴蝶等自然現(xiàn)象中觀察到的結(jié)構(gòu)著色中汲取了靈感。
該團(tuán)隊成功開發(fā)了一種采用納米制造技術(shù)的先進(jìn)薄膜型應(yīng)變傳感器。當(dāng)應(yīng)用于建筑物或其他基礎(chǔ)設(shè)施時，薄膜的顏色會根據(jù)變形的程度和性質(zhì)而變化，有助于準(zhǔn)確有效地檢測結(jié)構(gòu)老化和損壞以進(jìn)行安全評估。
KIMM 的納米光學(xué)傳感器技術(shù)通過使用納米圖案將機(jī)械變形轉(zhuǎn)化為視覺顏色變化。這種方法將變形可視化為圖像數(shù)據(jù)，無需顏料、染料或外部電源。
通過利用智能手機(jī)技術(shù)量化顏色，實(shí)現(xiàn)了精確和詳細(xì)的測量，將傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測和測量過程簡化為簡單的貼片應(yīng)用程序。
納米結(jié)構(gòu)著色研究中一個長期存在的技術(shù)挑戰(zhàn)是顏色的變化取決于觀察角度的變化。研究團(tuán)隊通過開發(fā)一種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了突破，該技術(shù)無論視角如何都能確保一致的著色，這是一項世界首創(chuàng)的成就。
這種新穎的納米圖案保持了均勻的顏色，為補(bǔ)償與角度相關(guān)的差異提供了標(biāo)準(zhǔn)參考，因此無論特定的觀察角度如何，都可以精確測量變形。
此外，研究團(tuán)隊還開發(fā)了一種 AI 組合監(jiān)測解決方案，可以分析顏色變化以評估潛在風(fēng)險。
通過智能手機(jī)應(yīng)用程序、無人機(jī)、機(jī)器人、閉路電視和其他先進(jìn)技術(shù)使測量方法多樣化，他們現(xiàn)在能夠檢測和分析以前難以評估的建筑物和結(jié)構(gòu)的損壞和風(fēng)險。
利用這項核心技術(shù)，該團(tuán)隊還開發(fā)了一種能夠控制顏色表現(xiàn)的薄膜，使其能夠作為透明薄膜使用，僅在特定條件下才能顯示圖案。
這一進(jìn)步在防偽和安全膜應(yīng)用方面具有巨大潛力。
KIMM 的納米光學(xué)傳感器技術(shù)已申請了 10 多項國內(nèi)專利，以及一項國際專利 （PCT），另外一項美國專利目前正在審查中。
該技術(shù)被 ACS Applied Nano Materials 評為封面論文，并已被 Nanoscale Advances 接受發(fā)表。
研究團(tuán)隊通過技術(shù)簡報和交流積極與行業(yè)合作伙伴合作。該團(tuán)隊現(xiàn)在正在與一家公司簽訂技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議，旨在加速這項創(chuàng)新的采用。
KIMM 首席研究員 Jae Sung Yoon 博士說：“這種納米光學(xué)傳感器技術(shù)徹底改變了建筑物和設(shè)施的結(jié)構(gòu)老化和穩(wěn)定性評估。通過以更低的成本提供高精度監(jiān)控解決方案，我們的目標(biāo)是為提高公共安全和社會穩(wěn)定做出貢獻(xiàn)。
該項目名為“基于納米光學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)的建筑安全和災(zāi)害管理智能監(jiān)控技術(shù)開發(fā)”，與該部推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施安全技術(shù)創(chuàng)新的使命相一致。
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