- 納米光學傳感器能夠對顏色變化的建筑物進行結構安全監測
- 來源：美國科學技術研究委員會 發表于 2024/11/8
隨著建筑物的老化，對其結構完整性進行有效監測的需求顯著增長。納米光學傳感器技術的一項突破現在可以精確、實時地測量結構變形和穩定性。
這項創新有望重塑結構診斷領域，提供一種經濟高效、省時的解決方案，減少對該領域傳統上所需的專業知識的需求。
由韓國機械與材料研究院（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博士領導，以及來自UST-KIMM學院的博士候選人Nguyen Hoang Minh領導，研究團隊從孔雀羽毛和形態蝴蝶等自然現象中觀察到的結構著色中汲取了靈感。
該團隊成功開發了一種采用納米制造技術的先進薄膜型應變傳感器。當應用于建筑物或其他基礎設施時，薄膜的顏色會根據變形的程度和性質而變化，有助于準確有效地檢測結構老化和損壞以進行安全評估。
KIMM 的納米光學傳感器技術通過使用納米圖案將機械變形轉化為視覺顏色變化。這種方法將變形可視化為圖像數據，無需顏料、染料或外部電源。
通過利用智能手機技術量化顏色，實現了精確和詳細的測量，將傳統的結構監測和測量過程簡化為簡單的貼片應用程序。
納米結構著色研究中一個長期存在的技術挑戰是顏色的變化取決于觀察角度的變化。研究團隊通過開發一種技術實現了突破，該技術無論視角如何都能確保一致的著色，這是一項世界首創的成就。
這種新穎的納米圖案保持了均勻的顏色，為補償與角度相關的差異提供了標準參考，因此無論特定的觀察角度如何，都可以精確測量變形。
此外，研究團隊還開發了一種 AI 組合監測解決方案，可以分析顏色變化以評估潛在風險。
通過智能手機應用程序、無人機、機器人、閉路電視和其他先進技術使測量方法多樣化，他們現在能夠檢測和分析以前難以評估的建筑物和結構的損壞和風險。
利用這項核心技術，該團隊還開發了一種能夠控制顏色表現的薄膜，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。
這一進步在防偽和安全膜應用方面具有巨大潛力。
KIMM 的納米光學傳感器技術已申請了 10 多項國內專利，以及一項國際專利 （PCT），另外一項美國專利目前正在審查中。
該技術被 ACS Applied Nano Materials 評為封面論文，并已被 Nanoscale Advances 接受發表。
研究團隊通過技術簡報和交流積極與行業合作伙伴合作。該團隊現在正在與一家公司簽訂技術轉讓協議，旨在加速這項創新的采用。
KIMM 首席研究員 Jae Sung Yoon 博士說：“這種納米光學傳感器技術徹底改變了建筑物和設施的結構老化和穩定性評估。通過以更低的成本提供高精度監控解決方案，我們的目標是為提高公共安全和社會穩定做出貢獻。
該項目名為“基于納米光學和機器學習的建筑安全和災害管理智能監控技術開發”，與該部推進基礎設施安全技術創新的使命相一致。
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