новости

БЕЗОПАСНОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ СКРЫТЫХ ДЕФЕКТОВ Датчик миллиметрового диапазона волн, разработанный Фраунгоферовским институтом (ФРГ), может, как сообщается, «видеть» через толщу любого непрозрачного материала, не испуская вредных лучей. Разработчики считают, что его отдельно стоящий фотоприемник миллиметрового диапазона, известный по аббревиатуре SAMMI, может быть использован в пищевых продуктовых линиях для проверки правильности заполнения пакетов продукцией и отсутствия в ней загрязнений. Так, система может обнаружить скрывающиеся в одноразовых пеленках деревянные занозы, воздушные пузыри в пластике, трещины в марципане и посторонние предметы в пище. Она может даже контролировать процесс обезвоживания растений и оценивать степень их повреждения вследствие засухи. Передающая и приемная антенны системы установлены на двух расположенных одна напротив другой вращающихся пластинах корпуса системы. Ленточный транспортер перемещает исследуемый образец между антеннами, испускающими электромагнитные волны частотой 78 ГГц. Разные участки образца с различной интенсивностью абсорбируют сигнал, что позволяет достаточно контрастно представить неоднородность его состава. Система, по сути, сканирует исследуемый образец на неоднородность и выводит результат на складной экран. Ученые рассчитывают усовершенствовать систему для работы в терагерцовом (1012 Гц) диапазоне. Тогда она сможет не только обнаруживать различные структуры материала, но и определять, из какого вида пластика он сделан. НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ МОНИТОРИНГА ПОДВОДНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ Разработан метод одновременного мониторинга всех точек по длине подводного трубопровода с помощью волоконно-оптического кабеля. Инженеры из фирмы Silixa (Хертфордшир, Великобритания) претендуют на создание первого в мире распределенного волоконно-оптического акустического датчика, имея в виду, что он может воспринимать звук в любой точке вдоль кабеля. Разработанный ими Интеллектуальный распределенный акустический датчик (Intelligent Distributed Acoustic Sensor — IDAS) сможет заменить большое количество подводных микрофонов и гидрофонов, вследствие чего его можно будет применять на военном флоте для подводного подслушивания, а также в сейсморазведке и при измерении звуковых сигналов от подводных конструкций. Акустические сигналы представляют собой мельчайшие колебания давления. Эти колебания влияют на прохождение света по оптоволоконному кабелю. Быстрый и точный мониторинг обратного рассеяния — одного из видов отражения — позволяет наблюдать акустическое поле в каждой точке по длине волокна. Обратное рассеяние имеет место по мере прохождения света по оптоволокну. Регистрация этого отраженного сигнала во времени позволяет определять свет, рассеянный в каждой точке вдоль кабеля. Данный метод позволит инженерам непрерывно контролировать расход и скорость жидкости, проходящей через подводный трубопровод, а также обнаруживать газовые пузыри, пробки и протечки. Система IDAS была протестирована при поддержке Национальной физической лаборатории (NPL) Великобритании, которая предоставила способ сопоставления звуковых и световых изображений в контролируемой среде подводного акустического испытательного стенда. Иными словами, NPL создала известную и охарактеризованную акустическую среду. Это позволило провести испытания системы под акустическим давлением, после чего фирма Silixa проанализировала данные испытаний и соотнесла их с теми воздействиями, которым подвергалась система в ходе их проведения. В результате цепочка связи с эталоном была установлена. Источник: www.theengineer.co.uk СОЗДАН ДЕТЕКТОР ГАЗОВ НА ОСНОВЕ ГРАФЕНА Новое исследование ученых из Политехнического института Ренсселера (Rensselaer Polytechnic Institute), США, показало, что графеновая пена может послужить газовым детектором, распознающим следы потенциально опасных и взрывчатых веществ в воздухе, причем получать ее можно в промышленных количествах. Оно указывает путь к новому поколению газовых датчиков, которые смогут использовать саперы, службы общественной безопасности, войска, а также заводы в производственных целях. Как известно, графен, за открытие которого получили Нобелевскую премию по физике 2010 г. ученые российского происхождения Андрей Гейм и Константин Новоселов, представляет собой отдельные двумерные слои углерода. Пузырьки «пены» детектора состоят именно из таких слоев, плавно переходящих друг в друга без оформленных границ между отдельными листами. Новый сенсор давал правильные воспроизводимые результаты по измерению аммиака и диоксида азота в количествах около 20 ppm. Детектор представляет собой графе-новые нанослои, наложенные друг на друга. Они формируют структуру, подобную пене. Размер гибкого детектора примерно с почтовую марку, толщина — как у фетровой ткани, он гибок и прочен. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports, издаваемом в издательстве Nature Publishing Group. «Мы очень довольны полученными результатами и надеемся, что эта работа станет первым шагом к созданию коммерчески доступных газовых сенсоров. По нашим данным, они гораздо более чувствительны к аммиаку и диоксиду азота, чем сегодняшние серийные детекторы», — заявил профессор Нихил Кораткар, руководивший исследованием вместе с профессором Чен Хуамином из Китайской академии наук. В последние 10 лет ученые показали, что можно искусственно создавать наноструктуры, чрезвычайно чувствительные к заданным химическим веществам, в частности газам. Однако создать и заставить работать наноструктуру, детектирующую газ, очень сложно и дорого. Сложность технологии производства не оставляла особых надежд на коммерческое внедрение. Отдельные нанослои наносились поочередно с помощью литографии; их положение контролировали с помощью микроскопии, затем следовал еще ряд сложных дорогостоящих шагов. Полученная в мобильном устройстве структура была весьма хрупкой, могла легко разрушиться и стать нефункциональной. Кроме того, не всегда было просто удалять из наноструктуры поглощенный ею целевой газ. Созданный Кораткаром и его коллегам детектор сохраняет все ценные свойства индивидуальной наноструктуры, однако с ним гораздо проще работать из-за вполне макроскопического размера. Коллеги Кораткара в Китае вырастили графен на матрице никелевой пены. После этого металл удалили — в результате остался хорошо структурированный пеноподобный графен. Если поместить такую структуру в воздух с примесью аммиака или диоксида азота, частицы газа адсорбируются в ней. При этом поглощенные газы модифицируют графеновые слои, и это существенно изменяет электрическое сопротивление детектора. На измерении этого изменения и основан механизм работы детектора. Наконец, графеновый детектор очень легко чистить. Через него пропускают ток силой около 10 мА — этого достаточно, чтобы нагреть структуру настолько, чтобы произошла десорбция частиц газа. Такой механизм очистки не влияет на степень эффективности детектирования газов: процесс сорбции-десорбции газов полностью обратим, т. е. детектор допускает многоразовое использование. Это делает технологию энергоэффективной: для очистки детектора не нужен внешний источник тепла. Кораткар выбрал аммиак в качестве тестового газа, на котором были проверены свойства нового детектора. Нитрат аммония — составная часть многих взрывчатых веществ. При хранении он постепенно разлагается, выделяя аммиак в следовых количествах, поэтому именно детекторы аммиака применяют для поиска взрывчатки. Аммиак используется не только в военных целях — это компонент ряда процессов в химической и фармацевтической промышленности, поэтому не менее важно контролировать его содержание в производственном воздухе, чтобы вовремя заметить утечку. Испытания графеновой пены показали, что она «чувствует» аммиак в количествах до 1000 ppm за 5…10 мин при комнатной температуре и атмосферном давлении. При этом, регистрируемое изменение сопротивления составляет 30 %. Современные коммерчески доступные полимерные сенсоры на порядок хуже: 30-процентное изменение сопротивления достигается через 5…10 мин. в воздухе при концентрации в нем аммиака 10 000 ppm. Чувствительности графенового детектора хватает на распознавание 20 ppm аммиака в воздухе. Кроме того, ряд современных детекторов энергоемки: для работы их приходится нагревать до высоких температур, а графеновая пена успешно работает в стандартных условиях. Диоксид азота стал вторым тестовым газам. Многие виды взрывчатки, например, нитроцеллюлоза и тринитротолуол (тротил), относятся к нитропроизводным и выделяют диоксид азота при постепенном разложении. Кроме того, NO2 — один из основных газов-загрязнителей, уровень которого необходимо контролировать в продуктах горения, автомобильных выхлопах и других отходах. Графе-новый детектор «чувствовал» 100 ppm диоксида азота в воздухе за 5…10 мин. — сопротивление изменялось в пределах 10 %, что снова оказалось в 10 раз эффективнее серийных детекторов. «Это первая наноструктура, пригодная для коммерциализации как газовый датчик», — заключил проф. Корат-кар и выразил уверенность, что модификация графеновой пены позволит создать детекторы, чувствительные не только к аммиаку и диоксиду азота, но и к другим газам. Источник: www.gazeta.ru/ ?