Newswise — По мере старения зданий потребность в эффективном мониторинге их структурной целостности значительно выросла. Прорыв в технологии нанооптических датчиков теперь позволяет точно измерять структурную деформацию и стабильность в режиме реального времени. Это нововведение обещает изменить сферу структурной диагностики, предлагая экономичное и быстрое решение, которое снижает потребность в специализированных знаниях, традиционно необходимых в этой области.

Под руководством доктора Джэ Сон Юна, главного научного сотрудника Центра исследований нанолитографии и производства Отдела наноконвергентных производственных исследований Корейского института машин и материалов (президент Сог-Хён Рю, именуемого в дальнейшем KIMM), аффилированного лица с Министерством науки и информационных технологий и к.т.н. Кандидат Нгуен Хоанг Минь из школы UST-KIMM, исследовательская группа черпала вдохновение в структурной окраске, наблюдаемой в природных явлениях, таких как павлиньи перья и морфо-бабочки. Команда успешно разработала усовершенствованный датчик деформации пленочного типа с использованием технологии нанопроизводства. При нанесении на здания или другую инфраструктуру цвет пленки меняется в зависимости от степени и характера деформации, что облегчает точное и эффективное обнаружение структурного старения и повреждений для оценки безопасности.

Технология нанооптических датчиков KIMM преобразует механическую деформацию в визуальные изменения цвета за счет использования наноструктур. Этот подход визуализирует деформацию в виде данных изображения, устраняя необходимость в пигментах, красителях или внешних источниках энергии. Используя технологию смартфона для количественной оценки цвета, достигаются точные и подробные измерения, упрощая традиционный процесс структурного мониторинга и измерения в простое приложение для исправления.

Давней технической проблемой в исследованиях наноструктурной окраски было изменение цвета в зависимости от угла наблюдения. Исследовательская группа совершила прорыв, разработав технологию, которая обеспечивает постоянство цвета независимо от угла обзора, что стало первым в мире достижением. Этот новый нано-узор сохраняет однородный цвет, обеспечивая стандартный эталон для компенсации несоответствий, связанных с углом, что позволяет проводить точные измерения деформации независимо от конкретных углов наблюдения.

Кроме того, исследовательская группа разработала комбинированное решение для мониторинга с использованием искусственного интеллекта, которое анализирует изменения цвета для оценки потенциальных рисков. Диверсифицируя методы измерения с помощью приложений для смартфонов, дронов, робототехники, видеонаблюдения и других передовых технологий, они теперь могут обнаруживать и анализировать повреждения и риски в зданиях и сооружениях, которые раньше было трудно оценить. Используя эту основную технологию, команда также разработала пленку, способную контролировать проявление цвета, что позволяет использовать ее в качестве прозрачной пленки, которая обнаруживает узоры только при определенных условиях. Это достижение имеет значительный потенциал для применения в области защиты от подделок и защитных пленок.

Технология нанооптических датчиков KIMM привела к подаче более 10 внутренних патентов, а также международного патента (PCT), а еще один патент США в настоящее время находится на рассмотрении. Кроме того, эта технология была представлена ​​на обложке журнала Американского химического общества (ACS) Applied Nano Materials и была принята к публикации в уважаемом журнале Nanoscale Advances Королевского химического общества (RSC).
^{* Название статьи: «Фотонные кристаллы для дихотомической чувствительности к деформации для датчиков и индикаторов», Прикладные наноматериалы ACS 13 сентября 2024 г., Том 7, Выпуск 17.}

Исследовательская группа активно сотрудничает с отраслевыми партнерами посредством технических брифингов и обмена информацией. И сейчас команда заключает соглашение о передаче технологий с компанией, стремясь ускорить внедрение этой инновации.

Доктор Джэ Сон Юн, главный научный сотрудник KIMM, отметил: «Эта нанооптическая сенсорная технология производит революцию в оценке структурного старения и устойчивости зданий и сооружений. Предоставляя высокоточное решение для мониторинга по сниженной цене, мы стремимся внести свой вклад в повышение общественной безопасности и социальной стабильности».

Это исследование было поддержано исследовательской инициативой STEAM Министерства науки и ИКТ, в частности, через «Исследовательскую группу по безопасности строительства нанооптических ИИ» (под руководством доктора Дже Сон Юна) в рамках программы исследований конвергенции мостов. Проект под названием «Разработка технологии интеллектуального мониторинга для обеспечения безопасности зданий и управления стихийными бедствиями на основе нанооптики и машинного обучения» соответствует миссии министерства по продвижению технологических инноваций для обеспечения безопасности инфраструктуры.

###

Корейский институт машин и материалов (KIMM) — это некоммерческий научно-исследовательский институт, финансируемый государством, подведомственный Министерству науки и информационных технологий. С момента своего основания в 1976 году KIMM вносит свой вклад в экономический рост страны, выполняя исследования и разработки в области ключевых технологий в области машин и материалов, проводя оценку испытаний на надежность и коммерциализируя разработанные продукты и технологии.