Bezprzewodowe nanoczujniki monitorujące konstrukcje

Mohamed Saafi z Wydziału Inżynierii Budowlanej North Dakota State University, in Fargo, wraz z kolegami z tunezyjskiego National Institute of Applied Science, oraz zespołem z Wydziału Inżynierii Alabama A&M University, wskazują, że obiekty budowlane są podatne na ciągły, niekontrolowany proces degradacji. Procesy te związane być mogą z pogodą, starzeniem się materiałów, trzęsieniami ziemi, czy brakiem konserwacji.

Aby poprawić bezpieczeństwo, konieczny jest system ciągłego monitorowania. Niestety ze względu na koszty i czasochłonność, często jest tak, że pęknięcia i rysy są lekceważone do czasu aż stanowić zaczną poważne zagrożenie dla konstrukcji. Naukowcy sugerują, że odpowiedzią może być nanotechnologia, oraz systemy bezprzewodowe.

Skonstruowali oni i przetestowali dwa rodzaje bezprzewodowych urządzeń do zdalnego monitorowania betonowych konstrukcji. Urządzeniami tymi są czujniki wykorzystujące systemy mikroeletkromechaniczne (MEMS) i zostały zaprojektowane do monitorowania temperatury i wilgotności betonu. Nanorurkowe czujniki zostały zastosowane do wykrywania pęknięć i przygotowywania studiów wykonalności. MEMS i nanoczujniki były już wcześniej wykorzystywane w wielu sektorach: transporcie, komunikacji, obronności, czy medycynie. Ich zastosowanie w inżynierii lądowej jest jednak nowością o ogromnym potencjale.

„Właściwie zaprojektowane, bezprzewodowe MEMS, oraz oparte na nanotechnologii czujniki mogłyby być wykorzystane jako wbudowane elementy tworzące samo wyczuwające się konstrukcje betonowe.” – powiedział Saafi. Urządzenia takie gromadziłyby i przesyłały informacje dotyczące kondycji konstrukcji na podstawie wykrywania miniaturowych pęknięć, oraz pomiaru kilku kluczowych parametrów, jak: temperatura, wilgotność, kwasowość, czy poziom dwutlenku węgla. Wskaźniki te odzwierciedlać mogą osłabienie konstrukcji.

„Informacje pozyskane dzięki takim technikom monitorowania pozwoliłyby właścicielom podjąć odpowiednie decyzje dotyczące eksploatacji, konserwacji i napraw.” – powiedział Saafi.

(lk)