«Умная» бумага может проводить электричество и выявлять воду

Специалисты Вашингтонского университета упростили технологию поиска протечек в разветвленных сетях, разработав «умную» бумагу, выявляющую присутствие воды. Снабженная проводящими наноматериалами, структура может выступить в роли выключателя светодиода или сигнала тревоги.

Авторы описали свое открытие в ноябрьском номере Journal of Materials Chemistry A.

Протечки ежегодно обходятся американским водопроводным сетям в 2,8 миллиарда долларов.

«Выявление воды – сложная задача, учитывая ее полярную природу. Сейчас для обнаружения протечек используется дорогостоящее и непрактичное оборудование», — отметил ведущий автор работы, доцент Энтони Дичиара.

Команда успешно смешала наноматериалы с древесными волокнами в рамках стандартного процесса производства бумаги. Готовая структура может проводить электричество и улавливать присутствие воды. Последняя особенность была выявлена случайно. Несколько капель, попавших на бумагу, привели к отключению светодиода. Сначала авторы подумали, что материал испорчен, но потом поняли, что он реагирует на жидкость.

Попадая на бумагу, вода вызывает почти трехкратное набухание ее волокнистых клеток. Их расширение смещает наноматериалы, нарушая электрические связи и приводя к включению (выключению) светодиода. Процесс обратим – при высыхании положение волокон восстанавливается. Бумага подходит для многоразового использования.

В сочетании с батарейкой, материал можно размещать на трубах сложной сети. При протечке прибор будет посылать беспроводной сигнал в контрольный центр, чтобы техники могли быстро найти и устранить неисправность.

Структура также отличается высокой чувствительностью. Способность отличать H2O от других веществ в смеси делает бумагу ценным продуктом для бензиновой и биотопливной промышленности, где вода считается загрязнением.