隨著建筑物的老化，對(duì)其結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)的需求顯著增長(zhǎng)。納米光學(xué)傳感器技術(shù)的一項(xiàng)突破現(xiàn)在可以精確、實(shí)時(shí)地測(cè)量結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定性。

這項(xiàng)創(chuàng)新有望重塑結(jié)構(gòu)診斷領(lǐng)域，提供一種經(jīng)濟(jì)高效、省時(shí)的解決方案，減少對(duì)該領(lǐng)域傳統(tǒng)上所需的專業(yè)知識(shí)的需求。

由韓國(guó)機(jī)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(lǐng)導(dǎo)，以及來(lái)自UST-KIMM學(xué)院的博士候選人Nguyen Hoang Minh領(lǐng)導(dǎo)，研究團(tuán)隊(duì)從孔雀羽毛和形態(tài)蝴蝶等自然現(xiàn)象中觀察到的結(jié)構(gòu)著色中汲取了靈感。

該團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)了一種采用納米制造技術(shù)的先進(jìn)薄膜型應(yīng)變傳感器。當(dāng)應(yīng)用于建筑物或其他基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，薄膜的顏色會(huì)根據(jù)變形的程度和性質(zhì)而變化，有助于準(zhǔn)確有效地檢測(cè)結(jié)構(gòu)老化和損壞以進(jìn)行安全評(píng)估。

KIMM 的納米光學(xué)傳感器技術(shù)通過(guò)使用納米圖案將機(jī)械變形轉(zhuǎn)化為視覺(jué)顏色變化。這種方法將變形可視化為圖像數(shù)據(jù)，無(wú)需顏料、染料或外部電源。

通過(guò)利用智能手機(jī)技術(shù)量化顏色，實(shí)現(xiàn)了精確和詳細(xì)的測(cè)量，將傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的貼片應(yīng)用程序。

納米結(jié)構(gòu)著色研究中一個(gè)長(zhǎng)期存在的技術(shù)挑戰(zhàn)是顏色的變化取決于觀察角度的變化。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)開(kāi)發(fā)一種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了突破，該技術(shù)無(wú)論視角如何都能確保一致的著色，這是一項(xiàng)世界首創(chuàng)的成就。

這種新穎的納米圖案保持了均勻的顏色，為補(bǔ)償與角度相關(guān)的差異提供了標(biāo)準(zhǔn)參考，因此無(wú)論特定的觀察角度如何，都可以精確測(cè)量變形。

此外，研究團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了一種 AI 組合監(jiān)測(cè)解決方案，可以分析顏色變化以評(píng)估潛在風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)智能手機(jī)應(yīng)用程序、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、閉路電視和其他先進(jìn)技術(shù)使測(cè)量方法多樣化，他們現(xiàn)在能夠檢測(cè)和分析以前難以評(píng)估的建筑物和結(jié)構(gòu)的損壞和風(fēng)險(xiǎn)。

利用這項(xiàng)核心技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了一種能夠控制顏色表現(xiàn)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(jìn)步在防偽和安全膜應(yīng)用方面具有巨大潛力。

KIMM 的納米光學(xué)傳感器技術(shù)已申請(qǐng)了 10 多項(xiàng)國(guó)內(nèi)專利，以及一項(xiàng)國(guó)際專利 （PCT），另外一項(xiàng)美國(guó)專利目前正在審查中。

該技術(shù)被 ACS Applied Nano Materials 評(píng)為封面論文，并已被 Nanoscale Advances 接受發(fā)表。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)技術(shù)簡(jiǎn)報(bào)和交流積極與行業(yè)合作伙伴合作。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在與一家公司簽訂技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議，旨在加速這項(xiàng)創(chuàng)新的采用。

KIMM 首席研究員 Jae Sung Yoon 博士說(shuō)：“這種納米光學(xué)傳感器技術(shù)徹底改變了建筑物和設(shè)施的結(jié)構(gòu)老化和穩(wěn)定性評(píng)估。通過(guò)以更低的成本提供高精度監(jiān)控解決方案，我們的目標(biāo)是為提高公共安全和社會(huì)穩(wěn)定做出貢獻(xiàn)。

該項(xiàng)目名為“基于納米光學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)的建筑安全和災(zāi)害管理智能監(jiān)控技術(shù)開(kāi)發(fā)”，與該部推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施安全技術(shù)創(chuàng)新的使命相一致。