Tubos inteligentes sentem propriedades fsicas e qumicas dos lquidos transportados


Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 08/10/2021

Tubos inteligentes sentem propriedades f

Os cristais fonnicos formam uma cavidade de Fabry-Perot, uma tcnica j usada para interferometria.
[Imagem: A. Gueddida et al. – 10.1063/5.0051660]

Tubos inteligentes

Em vez de dotar dutos e encanamentos de sensores para monitorar o que est fluindo por eles, pode ser mais simples transformar os prprios canos em sensores.

Isso tornar os canos capazes de se automonitorar continuamente em toda a sua extenso, e no apenas nos pontos especficos em que os sensores so colocados hoje.

Essa possibilidade foi criada por Abdellatif Gueddida e colegas da Alemanha, Dinamarca e Frana, que deram um novo uso para os cristais fonnicos, materiais que afetam e so afetados pelo comportamento das ondas sonoras, cujas “partculas” so chamadas fnons.

Gueddida descobriu que uma camada de cristais fonnicos aplicada no interior de um tubo consegue detectar praticamente qualquer informao sobre os gases ou lquidos que fluem por esse tubo, incluindo volume, densidade, viscosidade, velocidade do fluxo etc.

Eles acreditam que podero detectar tambm as propriedades bioqumicas dos lquidos, j que os sensores detectam at mesmo se o lquido ou gs est misturado, como lcool e gua, por exemplo.

“Dependendo do tamanho, o dispositivo pode ser usado em pequena escala, em aplicaes microfludicas, em mdia escala, nas seringas usada em medicina, ou em maior escala, em engenharia civil para roteamento de gs em dutos,” disse o professor Yan Pennec.

Tubos inteligentes sentem propriedades f

Os sensores fonnicos produzem sinais distintos para misturas especficas.
[Imagem: A. Gueddida et al. – 10.1063/5.0051660]

Cristal fonnico tubular

Assim como um cristal comum interfere com as ondas de luz, um cristal fonnico pode guiar, controlar e manipular ondas acsticas e elsticas. Eles permitem, por exemplo, manipular o calor como se fosse luz.

A novidade que Gueddida criou um cristal fonnico tubular, estruturado na forma de um arranjo peridico de “arruelas” ao longo do tubo.

Conforme um lquido percorre o tubo, o movimento induz ondas que alteram uma propriedade eletrnica dos cristais fonnicos conhecida como hiato de energia (bandgap), uma espcie de “vazio” entre as bandas de valncia e de conduo do material.

Com o espaamento adequado entre as arruelas, a equipe criou o que os fsicos chamam de cavidade de Fabry-Perot, que faz com que as ondas entrem em ressonncia, o que cria picos e vales no hiato de energia. E esses picos e vales so sensveis densidade e velocidade do som do fluido que flui dentro do tubo, apresentando maior sensibilidade s variaes da densidade de massa do que da velocidade do som.

A equipe afirma que sua inovao inaugura um novo campo de aplicao para as metassuperfcies acsticas, que se comprovaram agora teis tambm em lquidos, abrindo caminho para aplicaes subaquticas – at agora essas metassuperfcies s haviam sido demonstradas no ar.

Bibliografia:

Artigo: Tubular Phononic Crystal Sensor
Autores: Abdellatif Gueddida, Yan Pennec, Victor Zhang, Frieder Lucklum, Michael J. Vellekoop, Nikolay Mukhin, Dr Ralf Lucklum, Bernard Bonello, Bahram Djafari-Rouhani
Revista: Journal of Applied Physics
DOI: 10.1063/5.0051660

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