Sensor de monitorización de tráfico con Nanotecnología

Muchas comunidades en EEUU y Europa ha empezado a integrar sistemas de transporte inteligentes (ITS) en la infraestructura de sus sistemas de transporte para ayudar a monitorizar y gestionar la circulación y reducir los atascos. Estos sistemas también proporcionan a los profesionales del transporte las herramientas necesarias para recabar, analizar y archivas los datos que sirven para evaluar el rendimiento de estos sistemas. Una parte importante de estos ITS son los sensores de circulación que proporcionan información en tiempo real para servicios y aplicaciones como el control se los semáforos de tráfico, los contadores de las carreteras de peaje o los sistemas de navegación abordo. La precisión y fiabilidad de los sensores de circulación influyen considerablemente en la utilidad de los ITS.

Ahora, investigadores de la Universidad de Minnesota han desarrollado un material compuesto basado en nanotecnología que actúa como sensor de por sí en la monitorización del tráfico, utilizando nanotubos de carbono de pared múltiple (CNTs) piezorresistentes como mezcla. Los investigadores estudiaron, en varios experimentos, la respuesta de las propiedades piezorresistentes de este compuesto ante una tensión compresora e investigaron, con experimentos de carga vehicular, la fiabilidad de utilizar un compuesto de cemento con CNTs como sensores para la monitorización del tráfico.

“Nuestros resultados experimentales indican que hay una buenas relaciones de correspondencia entre la tensión compresora y la resistencia eléctrica del compuesto de cemento con CNTs sensores”, señaló Xun Yu para Nanowerk. “Nuestro compuesto […] también presentó respuestas excepcionales a las cargas vehiculares. Estos resultados indican que este cemento de nanocompuesto […] tiene un gran potencial para diversos usos de monitorización del tráfico como en la detección en vehículos, control de peso en movimiento y detección de velocidad d ellos vehículos”.

Los resultados de la investigación se han publicado en el ejemplar en línea del 7 de octubre de 2009 de la revista Nanotechnology (“A self-sensing carbon nanotube/cement composite for traffic monitoring”). Un aspecto interesante de este trabajo es que, desde el punto de vista de la aplicación final al tráfico, el propio pavimento se convertiría en detector del tráfico, eliminando, así, la necesidad de sensores independientes para la detección de la circulación.

Los investigadores señalan la existencia de investigaciones previas sobre el uso de fibras de carbono para la fabricación de materiales compuestos de cemento piezorresistentes. No obstante, las propiedades piezorresistentes de las fibras de carbono son irreversibles puesto que su estructura se romperá ante una tensión reiterada. En cambio, los nanotubos de carbono utilizados en este caso son mucho más resistentes y tienen propiedades piezorresistentes reversibles.

Este cemento sensor funciona del siguiente modo: cuando está sujeto a una tensión/presión, los nanotubos que contiene muestran unas propiedades eléctricas que cambian con el nivel de tensión/presión, expresando una respuesta piezorresistente reversible y lineal. Los cambios en la resistencia eléctrica en función de la carga ejercida sobre el cemento se pueden medir, a continuación, con un método de dos electrodos, utilizando un polímetro digital.

Para utilizar al máximo las propiedades piezorresistentes de los CNT, éstos deben estar bien dispersos en la matriz del cemento. Los investigadores utilizaron el surfactante Dodecilbenceno Sulfonato Sódico (Na-DDBS) para contribuir a la dispersión y parece funcionar bastante bien.

Fuente: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=13009.php