Bạn có thể tưởng tượng, việc tìm kiếm một vết rò rỉ sâu trong các đường ống của một tòa nhà lớn hay một nhà máy xử lý nước là một quá trình gian khổ như thế nào. Tuy nhiên, một nghiên cứu về giấy dẫn diện của Đại học Washington sẽ giúp quá trình tìm kiếm đó có thể trở nên dễ dàng hơn.

Ở các thành phố và các nhà máy sản xuất quy mô lớn, việc rò rỉ nước trong một mạng lưới đường ống phức tạp có thể mất rất nhiều thời gian và công sức để phát hiện vì các kỹ thuật viên phải tháo rời nhiều mảnh để xác định được vấn đề và tốn rất nhiều chi phí sửa chữa.

Nhằm giải quyết vấn đề trên, một nhóm sinh viên thuộc trường Đại học Washington dưới sự chỉ đạo và giúp đỡ của giáo sư Anthony Dichiara đã thiết kế ra 1 loại giấy dẫn điện có khả năng phát hiện các sự cố rò rỉ đường ống dẫn nước.

Giáo sư Anthony Dichiara cùng cộng sự và các sinh viên đại học Washington. Nguồn: University of Washington

Loại giấy dẫn điện này được làm từ vật liệu nano có tính dẫn điện cao và sợi gỗ thông thường bằng quy trình sản xuất giấy truyền thống. Khi giấy vô tình bị dính nước, các tế bào xơ của giấy tăng gấp ba lần kích cỡ bình thường. Điều này làm gián đoạn dòng điện đi qua giấy và làm đền LED chỉ thị bị tắt. Tuy nhiên, khi giấy dẫn điện này khô lại thì khả năng dẫn điện của nó cũng được tái tạo và cho phép bóng đèn sáng bình thường.

Quy sản xuất giấy dẫn điện của sinh viên Đại học Washington được mô tả ngắn gọn như sau:

Đầu tiên bột giấy được làm thành những miếng nhỏ rồi được hòa với nước để tạo thành một dung dịch đồng nhất ở dạng bùn.

Nguồn: University of Washington

Tiếp theo, bùn bột được đặt vào một máy khác có chức năng phân tách các sợi gỗ cho phép hóa chất có thể gắn kết tốt hơn so với ở dạng bột giấy.

Nguồn: University of Washington

Hỗn hợp được pha loãng thêm và cho vào cốc hòa cùng các vật liệu nano dưới dạng chất lỏng màu đen.

Nguồn: www.washington.edu

Các vật liệu nano bắt đầu liên kết với hỗn hợp bột giấy và biến toàn bộ hỗn hợp thành một hỗn hợp có màu đen, đục.

Nguồn: University of Washington

Sau đó đổ hỗn hợp vào trong bộ lọc trọng lực và ép một vật liệu rắn xuống phía dưới để tạo ra hình dạng tròn cho giấy.

Nguồn: University of Washington

Cuối cùng dùng con lăn để tạo ra hình dạng mong muốn và  các tờ giấy sẵn sàng được sử dụng.

Nguồn: University of Washington

Qua đó, nhóm nghiên cứu đã nhìn thấy ứng dụng to lớn của các tấm giấy dẫn điện này nếu bọc chúng bọc xung quanh các đường ống trong các khu vực công nghiệp. Nếu có nước rò rỉ và làm thay đổi tính dẫn điện của giấy ở một vị trí cụ thể nào đó, nó sẽ phát tín hiệu báo động (bằng ánh sáng hoặc bằng âm thanh) và kỹ thuật viên tại trạm kiểm soát trung tâm sẽ có thể phát hiện và có biện pháp khắc phục ngay lập tức.

Giấy có thể được quấn quanh một ống, như trong ví dụ này, để phát hiện rò rỉ. Nguồn: University of Washington

Dichiara cho biết: “Tôi tin rằng đối với các ứng dụng trên quy mô lớn, giấy dẫn điện chắc chắn có thể thực hiện được tốt. Chỉ cần cho chúng tôi thêm thời gian và được hỗ trợ về tài chính cũng như trang thiết bị thì thiết kế này có thể sử dụng trên diện rộng trong tương lai”.

Ngoài ra, vì giấy dẫn điện này không chỉ phản ứng với nước, mà còn với các chất lỏng, nó cũng có thể được sử dụng để phát hiện ra lượng nhỏ nước lẫn trong nhiên liệu. Khả năng phân biệt nước với các phân tử khác đặc biệt có giá trị đối với các ngành công nghiệp dầu khí và nhiên liệu sinh học khi nước được coi là những tạp chất.

Sơn Tùng

Từ Khóa: