仿生传感器精准捕捉城市“血管”微泄漏，灵敏度飙升4300% | 卓越亮点

百科大全 2025年08月08日 00:53 2 admin

原文发表于《科技导报》2025年第13期科技新闻-卓越亮点

柔性应变传感器实时监测管道泄漏

巨传感器检测泄露的设计示意（图片来源：Nano-Micro Letters）

管道是城市与工业运行的“血管”，但泄漏问题却始终是安全与资源管理的顽疾。长期运行中，老化、腐蚀、地质变化乃至人为破坏都可能引发液体泄漏，造成巨大的能源浪费、公共安全风险及生态破坏。然而，当前主流的声学、光纤、红外与雷达等检测手段，在监测精度、成本和实时响应方面仍存在诸多局限，尤其难以捕捉微小或突发的泄漏事件。

蝎子通过关节之间的弯曲裂缝感应器感知周围的振动，裂缝感应器表面大约有12条弯曲的裂缝，下面有许多细胞。受此启发，华中科技大学瞿金平院士团队与香港城市大学胡金莲教授合作，研发出一种新型仿生柔性应变传感器，可对微小液体泄漏实现高灵敏度、快速响应和无线实时监控，为城市地下管网、工业流体系统等复杂环境中的泄漏预警提供了全新解决方案。

这款传感器由热塑性聚氨酯、碳纳米管与石墨烯纳米片复合构成，通过微挤注压缩成型和表面改性技术构建了三重仿生结构：内部的微孔网络、表面的阿基米德螺旋裂纹阵列，以及具备超疏水性能的导电涂层。该结构使传感器在受外力或泄漏液体扰动时，可即时响应并转换成清晰的电信号，实现了对细微应变的精准感知。灵敏度远高于传统微孔结构传感器（提升约4300%），并在5000次以上循环中保持性能稳定。其超疏水表面还能有效抵抗湿润环境干扰，使其在雨水、化工液体等多种液体介质中依然保持高灵敏度和精准度。

更值得关注的是，该传感器可与无线通信模块集成，构建成智能液体泄漏监测系统，实时传输泄漏信息，实现从微滴渗漏到大流量泄漏的自动识别和远程预警，真正迈向智能感知与自动响应。

（来源于中国科技期刊卓越行动计划入选期刊：Nano-Micro Letters，2025，17（68））