Незаметный дешевый датчик поможет обнаружить взрывные устройства
Исследователи в Технологическом институте штата Джорджия (США) разработали радиодатчик, способный к обнаружению ключевого компонента во взрывчатых веществах
Устройство, основанное на углеродных нанотрубках и напечатанное на бумажном носителе с использованием стандартной струйной технологии, можно производить в массовых количествах, чтобы обнаруживать импровизированные взрывные устройства (ИВУ).
«Этот опытный образец является важным шагом к производству интегрированной беспроводной системы для обнаружения взрывчатых веществ, - рассказывает Кришна Наишадам, глава исследовательской группы, сотрудник Технического научно-исследовательского института Джорджии (ТИИД). - Устройство представляет собой сенсор и РЧ коммуникационный прибор, спрятанные в маленькой дешевой упаковке. Устройство может работать практически в любом месте».
Другие, более ранние разновидности датчиков, содержат опасные для жизни газы; кроме того, это дорогостоящие приборы, включающие полупроводники, и основаны они на газовой хроматографии, говорит Наишадам. Также они потребляют огромное количество энергии, требуют человеческого вмешательства, и, как правило, не работают при обычных атмосферных условиях.
Одним из самых больших недостатков новых датчиков является отсутствие встроенного прибора коммуникации, например антенны.
Беспроводный компонент, который должен сообщить информацию о датчике - резонансная легкая антенна - печатается на фотобумаге с использованием струйных методов. Это идея профессора Маноса Тенцериса из Технической школы электротехники и вычислительной техники при университете Джорджии. Тенцерис работает с Наишадамом над развитием сенсора.
Сенсорный компонент, основанный на функционализированных углеродных нанотрубках, был изготовлен и проверен на эффективность обнаружения ИВУ Ксиао Юаном Сонгом, исследователем в ТИИД. Устройство работает на основе углеродных нанотрубок, оптимизированных Сонгом.
Испытания устройства в Техническом научно-исследовательском институте Джорджии не прекращаются ни на день
«Струйная печать существенно дешевле и удобнее по сравнению с другими технологиями, например, такими как влажная гравировка, - сказал Тенцерис. - Используя надлежащие чернила, принтер может использоваться почти везде, что заменило бы традиционные подходы, когда необходимо создавать определенные условия среды – температура, стерильность, свет и т. д.»
Недорогие материалы, такие как плотная фотобумага или терефталат полиэтилена – можно сделать водостойкими, чтобы гарантировать сохранность и надежность устройств, говорит ученый. Для струйной печати можно использовать гибкие органические материалы, такие как жидкокристаллический полимер, который известен своей устойчивостью к высоким и низким температурам и влажности.
Наишадам объяснил, что обычные струйные методы могут использоваться для компонентов РЧ, каналов двухсторонней связи и антенн, просто в устройство нужно ввести функционализированные углеродные нанотрубки, чтобы появилась сенсорная функция.
Эти наноразмерные цилиндрические структуры – 0,000001 метра в диаметре, или 1/50 000 диаметра человеческого волоса – функционализируются покрытием из полимера-проводника, который реагирует на аммиак - основной компонент, содержащийся во многих ИВУ.
Обработанные ультразвуком углеродные нанотрубки способны вырабатывать однородные чернила на основе воды, которые можно использовать с компонентами РЧ и антеннами, чтобы получить компактный беспроводной сенсорный узел.
«Датчик, разработанный ТИИД, реагирует на минимальное количество аммиака, которое обычно входит в состав взрывчатых устройств. Также устройство можно подстроить для обнаружения других элементов. В этом случае его можно использовать во многих сферах жизни - в здравоохранении, промышленности и даже в домашнем хозяйстве. Но изначально прибор разрабатывается для обнаружения аммиака, причем в такой малой концентрации, как одна миллионная часть вещества».
В итоге, сенсорный интегрированный пакет может потенциально обнаружить наличие материалов взрывчатого вещества на безопасном для человеческой жизни расстоянии.
Эта концепция вовлекает использование технологии РЧ, чтобы идентифицировать взрывчатые материалы на относительно безопасном расстоянии. Когда команда ТИИД тестировала устройство, сигнал поступал ученым, находившимся на расстоянии в 300 метров, когда оно обнаруживало аммиак.
Беспроводные узлы датчика не требуют больших затрат энергии. Для обеспечения прибора энергией подходят многие из существующих технологий, включая батареи на тонко-пленочной гибридной интегральной схеме, солнечные батареи или очищающие и собирающие энергию методы. Тенцерис и Вонг из ТИИД исследуют способы заставить датчик работать пассивно - без расхода энергии.
«Мы перешли в конечную фазу разработки детектора. Теперь наша цель состоит в том, чтобы обеспечивать такими датчиками людей, занятых в военных или гуманитарных миссиях», - сказал Наишадам.
В России разработкой датчиков, способных обнаружить взрывные устройства, занимается ЗАО «Группа Защиты - ЮТТА». Датчики серии «Коршун» предназначены для обнаружения взрывных устройств на расстоянии; они содержат в себе радиоэлектронные составляющие или готовые поражающие элементы. Они рассчитаны на использование вооруженными силами РФ.
Комментарии читателей Оставить комментарий