14.3.4. Датчики массового и военного применения

14.3.4. Датчики массового и военного применения

В настоящий момент мы являемся свидетелями интересной картины все более широкого практического распространения наноматериалов и устройств в окружающем мире, наглядным примером чего может служить производство и использование специализированных датчиков SnifferSTAR. Это наноустройство является не только одним из первых представителей целого поколения новых датчиков, но и демонстрирует уникальные возможности новых технологий, так как объединяет в себе два совершенно разных устройства: наносистему сбора и концентрирования изучаемых веществ и так называемую лабораторию на чипе (lab-on-a-chip), способную осуществлять быстрый и эффективный анализ собираемых образцов[99] . Как показано на рис. 14.9, устройство легко монтируется на миниатюрных беспилотных летательных аппаратах и обладает целым набором преимуществ, позволяющих широко использовать его для обнаружения в атмосфере различных соединений и веществ. Устройства такого типа могут быть очень полезны при решении различных задач, связанных с обороной и общественной безопасностью (детектирование боевых и отравляющих веществ, быстрый анализ экологической обстановки и т. п.).

Рис. 14.9. Использование химических нанодатчиков в сочетании с миниатюрными беспилотными летательными аппаратами. Видеоматериал предоставлен Национальной лабораторией Скандия (Альбукерке, штат Нью-Мексико) и фирмой Lockheed Martin Corporation

К настоящему моменту определился довольно широкий круг областей науки, техники и общественной жизни, в которых использование нанодатчиков представляется перспективным, и работы по их внедрению уже начаты. К этим отраслям следует отнести транспортные и коммуникационные системы всех видов (включая космические), городскую инфраструктуру, системы, связанные с медицинским и экологическим мониторингом (контроль состояния, учет и т. п.), робототехнику. Возможности массового использования нанодатчиков постоянно растут, не говоря уже о том, что возрастает объем и разнообразие выпускаемых наноматериалов. Производящие новые материалы фирмы крайне заинтересованы в коммерческих и военных приложениях своей продукции, а массовое производство датчиков позволяет создать весьма интересный и важный сектор рынка.

В целом можно констатировать, что внедрение нанотехнологий в промышленное производство датчиков началось и это направление развития новейших технологий является весьма перспективным. Разработчики аппаратуры добились больших научных успехов, однако для создания настоящего коммерческого рынка им предстоит преодолеть ряд серьезных препятствий, связанных как со стоимостью используемых материалов и создаваемых устройств, так и с повышением их надежности. Кроме того, конструкторам следует обратить внимание на придание нанодатчикам соответствующей формы и их совмещение с уже существующей техникой. В ближайшие годы, по-видимому, процесс производства и внедрения нанодатчиков может приобрести массовый характер, и они начнут использоваться для контроля самых малых и распространенных объектов. Некоторые специалисты мечтают о введении нанодатчиков в отдельные клетки организма и т. п., другие ставят перед собой очень серьезные научные задачи, надеясь, что датчики нового типа позволят им количественно и качественно изучать процессы молекулярного взаимодействия, наблюдать кинетические явления на атомно-молекулярном уровне и т. д. В практической жизни можно ожидать, что очень крупные системы будут снабжаться огромным числом встроенных или вмонтированных нано– и микродатчиков, которые позволяют, с одной стороны, отслеживать состояние отдельных материалов или элементов системы, а с другой – анализировать общее состояние системы и эффективность ее работы.

Обобщая сказанное, хотелось бы подчеркнуть, что нанотехнологии представляют специалистам в области создания датчиков, сенсоров и всех других контрольно-измерительных приборов и элементов уникальные (можно даже сказать, исторические) возможности весьма существенного повышения эффективности уже существующих устройств, а также создания множества новых разнообразных датчиков для промышленного и коммерческого внедрения. В заключение следует указать, что эта глава написана на основе статьи «Нанотехнологические датчики: возможности, реальные достижения и приложения», опубликованной в ноябрьском номере (2003 год) журнала Sensors (www.sensorsmag.com).