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只是一张纸,却能导电能探测管道漏水

科普小知识2022-10-16 11:52:21
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美国华盛顿大学的科学家设计了一种智能纸,它不仅能检测水分,还能导电。科学家表示,这种纸将来可以用来检测城市管道的泄漏。在城市复杂的管道系统中,即使是修复轻微的泄漏也需要大量的成本。然而,忽略小问题只会使问题变得更严重,并且需要很长时间才能找到泄漏点。

美国供水工程协会估计,每年约有25万条水管因渗漏而受损,这使得公共用水的年成本高达28亿美元。

只是一张纸,却能导电能探测管道漏水

科学家希望他们新开发的智能纸能够通过快速检测和修复管道泄漏来减少损失。这种纸可以检测水的存在和传输电流,激活警报器或警示灯,使维修管理部门意识到水管泄漏的发生。

只是一张纸,却能导电能探测管道漏水

华盛顿大学环境与森林科学学院助理教授安东尼·迪奇拉(Anthony Dichiara)在一份新闻稿中表示:“水探测技术是一项挑战,因为水在自然界无处不在,而目前使用的技术非常昂贵,难以在实践中应用。这些情况促使我们开始这项研究。”

智能纸的制造过程与普通纸相似,但科学家们将添加能够检测水分并向纸浆导电的纳米材料。这项技术是在一次事故中诞生的。研究人员正试图制作一份能够给发光二极管灯供电的论文。当几滴水滴到纸上时,发光二极管指示灯会受到影响。研究人员认为他们的成就已经被摧毁了。事实上,他们创造了一种对水敏感的纸。

水会使纸中的木质细胞膨胀并干扰电流,但当纸变干时,纳米材料将恢复其导电功能。纸张也可以设计成在检测到水时触发电流。研究人员认为,这种纸可以配有电池,包裹在管道的外面,或者放在管道的交叉点外面。当它检测到渗水时,电池提供的电流可以激活报警器,提醒维修人员进行维修。

只是一张纸,却能导电能探测管道漏水

迪奇拉说:“我认为这项技术显然可以大规模应用。纳米材料的价格将继续下降,我们正在使用成熟的造纸工艺。不同之处在于,我们开发的材料需要在正确的时间和地点添加。”

碳纳米材料由碳原子组成,可以从各种天然材料中提取。科学家可以通过燃烧香蕉皮、树皮、动物排泄物甚至木材来制造木炭,然后提取碳原子并将其添加到智能纸的制造过程中。