纳米技术和物联网到底有什么联系?     DATE: 2019-06-03 04:49

  由于能够记录更准确的数据和更自动化的数据分析方法,物联网(IoT),工业物联网(IIoT)和工业4.0已经有了显着增长。近年来,软件,算法和机器学习的进步使得许多传感器网络能够自动化,并且除非存在系统通知,否则在操作期间不需要操作员。这些新的传感器网络和数据处理方法用于智能建筑和工业生产等领域中的各种应用,其中每个步骤都可以基于最近采集的数据和历史数据轻松优化。在许多情况下,它们还可以自动更改内部操作条件,并仅在出现问题或数据趋势即将停止时通知操作员,这无疑会提高多个行业的生产率。
 
 
  当我们谈论物联网时,许多人不会考虑纳米技术,但纳米技术已被用于推动数据优化。未来很可能用于许多领域的商业应用,从最初的数据收集到使用纳米材料,以建立完整的信息交换网络。物联网和工业4.0的核心是传感器本身,纳米技术的最大好处可能是初始数据测量。随着软件和数据分析方法的发展,它们可以处理更多数据,初始数据越准确,整个物联网系统就越准确。
 
  将纳米材料作为传感材料整合到各种类型的传感器中已得到充分记录,其使用带来了更高的效率。纳米材料尺寸较小,尤其适用于石墨烯等二维材料,石墨烯具有更大的表面积,能够检测更多的环境变化。然而,纳米材料的传感机制并不完全相同。有些依靠遥感,有些是通过吸收分子,有些则是对物理变化做出反应。
 
  纳米材料具有多种特性,可使传感机制有效工作。它们可以通过测量不同距离的光学变化或通过吸收表面原子来感测,或者它们可以通过弯曲,拉伸或压缩来感测。一些纳米材料至少具有这些能力中的一种,并且由于其高导电性和载流子迁移率,纳米材料具有更高的灵敏度和更准确的数据采集能力。当感知到物体时(通过吸附,物理反应),感测机制引起纳米材料的电导率的变化,然后可以将其检测为可测量的响应。由于纳米材料的导电性和载流子的迁移率通常较高,因此对导电率的变化具有高灵敏度,因此可以检测到导电率的微小变化。
 
  纳米技术和物联网相结合的第二个领域是物理网络的创建,这些物理网络由纳米材料组成,这些纳米材料通过在纳米级别相互通信的不同组件促进数据交换。这被称为纳米物联网(IoNT)。在开发方面,它还没有达到其他物联网系统的水平,但它已经引起了对通信和医疗领域的兴趣,除了测量人体中的不同参数之外,还有一个例子是现场遥感测量。与任何系统一样,纳米级物联网(IoNT)也由多个组件组成。这些组件之间有两种常见的通信模式,一种是电磁纳米通信(电磁波的传输和接收),另一种是分子通信(分子中编码的信息)。至于组件本身,IoNT有四个主要部分来帮助促进信息传输:nanonodes,纳米路,nano-mini接口设备和nano网关。
 
  Nanonodes是IoNT构建过程中最简单和最小的组件,它们是最基本的纳米机器。这些小型纳米机器用于传输数据并执行基本计算。它们的大小(和能量)限制了它们传输数据的距离,并且它们的存储量非常小。但是,它们通常安排在特定位置,并将数据传输到较大的纳米路从站,然后可以将数据传输到更远的距离。因此,这些纳米管通常用作系统中的实际传感器组件。
 
  nanonode将数据传输到纳米路从器件,纳米路从器件具有更强的计算能力。因为它们具有更高的计算能力,所以它们可以作为获取初始数据的所有纳米节点的聚合器。它们还可以控制纳米节点之间的命令交换并将信息发送到纳米微接口设备。这些接口设备能够聚合来自纳米路从设备的所有数据,并使用纳米通信技术和传统网络协议(反之亦然)将数据传输到纳米网关。然后,网关可以充当整个系统的控制器,使其可以通过Internet从任何地方访问。
 
  工业4.0刚刚兴起,并将在未来几年继续增长,这是一个众所周知的发展趋势。然而,传统的数据传输方法,云计算和数据处理已经应用于许多行业。但还有一件事,就像计算一样,您需要通过较小的架构传输数据。随着工业4.0在所有工业领域获得立足点,商业应用需求将随之而来,IoNT将得到更广泛的应用。
 
  利亚姆克里奇利亚姆·克里奇利是一位作家,记者和技术传道者。他专注于化学和纳米技术,以及如何将分子水平的基本原理应用于更多不同领域。利亚姆也许最着名的是他的知识教学方法,他可以向科学家和非科学家解释复杂的科学问题。利亚姆在化学和纳米技术相交的各个科学领域和行业发表了350多篇文章。
 
  利亚姆目前是欧洲纳米技术行业协会(NIA)的高级科学倡导者,并且在过去几年中为世界不同地区的公司,协会和媒体网站撰写了文章。在成为作家之前,利亚姆获得了纳米技术和化学工程两个硕士学位。


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