در شهرها و کارخانههای بزرگ نشت آب از شبکه پیچیده لولههای انتقال آب میتواند زمان و تلاش فراوان متخصصان را برای تشخیص مکان نشت آب صرف نماید. به گفته انجمن آب آمریکا تقریبا 250 هزار شکستگی لولههای انتقال آب رخ میدهد که هزینه عمومی تجهیزات آب را تا 2.8 میلیارد دلار در سال افزایش میدهد.
یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه واشنگتن قصد دارند با شناسایی آسان فرایند نشتهای مضر آب با استفاده از کاغذ هوشمند که میتواند نشت آب را حس کند این مشکل را حل نمایند. این کاغذ هوشمند با نانومواد رسانا پوشش داده میشود و با یک کلید روش و یا خاموش کردن لامپ LED یا یک سیستم زنگ خطر حضور یا عدم وجود نشت آب را اطلاع دهند.
تشخیص آب بدلیل ماهیت قطبی آن بسیار دشوار است و آنچه اکنون برای تشخیص نشت آب مورد استفاده قرار میگیرد گران و غیر عملی است. این گروه پژوهشی با استفاده از نانومواد قادر به رسانا کردن کاغذ و ایجاد حساسیت برای حضور آب میباشند. این کار با شروع از خمیر کاغذ و با دستکاری فیبرهای چوبی و مخلوط کردن با نانومواد صورت میگیرد.
کشف کاغذ تشخیص حضور آب در فرآیندی تصادفی بدست آمد. قطرات آب بر روی کاغذ رسانایی که این گروه ساخته بودند ریخت و باعث خاموش شدن لامپ LED به علامت رسانایی شد. گرچه در ابتدا فکر میکردند که قطرات آب کاغذ را خراب کرده است اما این اتفاق باعث کشف کاغذ حساس به آب شد.
هنگامی که آب به کاغذ میرسد سلولهای فیبرینی تا سه برابر اندازه طبیعی خود متورم میشوند. این انبساط باعث جابجابی نانومواد رسانای درون کاغذ میشود که به نوبه خود اتصال الکتریکی را مختل میکند و باعث خاموش شدن لامپ نشانگر LED میشود. این فرآیند کاملا برگشت پذیر بوده و با خشک شدن کاغذ هدایت الکتریکی آن برقرار شده و موجب استفاده دوباره کاغذ میشود.
در برنامهای کاربردی پژوهشگران قصد دارند که این کاغذ رسانا را به همراه باتری در اطراف لوله آب در شبکه پیچیده انشعابات لولههای آب در یک کارخانه قرار دهند. اگر نشتی آب صورت گیرد کاغذ حضور آب را با استفاده از سیگنال الکتریکی به صورت بی سیم به مرکز کنترل ارسال مینماید و متخصصان میتوانند به سرعت مکان نشت آب را پیدا و تعمیر نمایند.
علاوه بر تشخیص نشت آب از لولهها، این کاغذ به مقادیر کم آب در مخلوطهای مایعات مختلف حساس است و میتواند برای تشخیص آب به عنوان ناخالصی در صنایع نفت و سوختهای زیستی مورد استفاده قرار گیرد.
در ساخت این کاغذ رسانا از نانومواد کربنی استفاده شد و این گروه پژوهشی نشان دادند که این نانومواد را میتوان از پوست موز، پوست درخت و حتی فضولات حیوانی ساخت. همچنین میتوان از کاغذ معمولی برای ساخت کاغذ هوشمند استفاده نمود و رنگ سیاه آن به دلیل وجود نانومواد کربنی است.
