用於燃料洩漏檢測的系統和方法與流程

2023-04-27 10:20:26

本公開內容涉及用於檢測來自含有燃料的容器的燃料洩漏的系統和方法，並且具體而言，涉及使用光致發光檢測噴氣燃料的洩漏的系統和方法。

背景技術：

快速和精確地檢測來自含有燃料的容器的燃料洩漏對於許多應用——包括能量、運輸和航空航天應用——而言是重要的。不幸地，用於檢測燃料洩漏的許多現有系統和方法存在一種或多種限制。例如，一些系統和方法可能不能顯示輕微或早期洩漏，而是在相對大量的燃料已經洩漏之後可以僅僅檢測和/或定位洩漏。另外，用於檢測燃料洩漏的一些現有系統和方法不能容易地檢測遙遠的、狹窄的或以其它方式難以進入空間中的洩漏。進一步，依靠冷光的一些先前的系統和方法使用螢光團，其在某些操作條件下具有有限的有用壽命和/或失效。在一些情況下，例如，在暴露於氧氣、水分、高溫(比如高於80℃或高於100℃的溫度)或其組合之後，螢光團降解為非冷光成分或以其它方式失去它們的冷光，從而破壞螢光團識別洩漏的能力。延長暴露於燃料(比如暴露持續多於12小時、多於24小時或多於1周)還可以使得一些現有的螢光團失去它們的冷光的一部分或全部。另外，一些螢光有機分子螢光團在它們的螢光或其它檢測相關的波長下被著色和/或展示一定量的反射比。這些光學性質可以導致差的成像對比度、降低的信噪比(snr)或二者。

因此，存在對於檢測燃料洩漏的系統和方法的需要，該系統和方法可以檢測早期和/或輕微洩漏；允許檢測遙遠的、狹窄的或以其它方式難以進入空間中的洩漏；當暴露於高溫、燃料、氧氣和/或水分時具有改善的可操作性；和提供改善的成像對比度和/或snr。

技術實現要素：

本文描述了檢測一種或多種燃料洩漏的系統和方法，其在一些情況下可以解決上面提及的限制和/或需要中的一種或多種。例如，在一些實施中，本文描述的系統和/或方法可用於檢測早期燃料洩漏、輕微燃料洩漏或其組合。在一些情況下，本文描述的系統和/或方法還可以檢測遙遠的、狹窄的或以其它方式難以進入空間中的洩漏。另外，在一些實施中，本文描述的系統和/或方法可以甚至在苛刻環境條件下檢測燃料洩漏。例如，在一些例子中，本文描述的系統和/或方法可以甚至當系統和/或方法的螢光團暴露於高溫、氧氣、水分和/或燃料時——包括持續延長的時間段——檢測燃料洩漏。而且，本文描述的系統和/或方法還可以提供高的成像對比度和/或高的信噪比(snr)。

在一方面，本文描述了用於檢測燃料洩漏的方法。在一些實施中，本文描述的檢測燃料洩漏的方法包括將碳納米管塗層布置在含有燃料的容器——比如燃料儲罐或燃料管線——的外表面，其中該碳納米管塗層包含光致發光碳納米管。該方法進一步包括將燃料敏感塗層布置在碳納米管塗層之上。燃料敏感塗層可以對由碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收和/或發射的波長的光是光學不透明的或基本上不透明的。例如，在一些情況下，燃料敏感塗層是著色層。

本文描述的方法可以進一步包括將含有燃料的容器的外表面暴露於用於激發光致發光碳納米管的光源。如下文進一步描述的，將含有燃料的容器的外表面暴露於這樣的光源可以指示燃料洩漏是否已經發生。具體而言，當燃料洩漏發生時，燃料敏感塗層的至少一部分可以溶解、分散、變薄或以其它方式改變，使得燃料敏感塗層變得透明，而不是不透明——特別是關於由下面的碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收和/或發射的光。在這樣的例子中，光源可以激發光致發光碳納米管，光致發光碳納米管然後可以發射光致發光，並且重要地，發射的碳納米管的光致發光可以被位於含有燃料的容器外部的光電探測器檢測。如下文進一步描述的，發射的碳納米管的光致發光的檢測可以充當燃料洩漏已經發生的正信號。

因此，在一些實施中，本文描述的方法進一步包括在將含有燃料的容器暴露於激發光致發光碳納米管的光源之後檢測光致發光碳納米管的光致發光發射。相反地，本文描述的方法還可以包括將含有燃料的容器的外表面暴露於用於激發光致發光碳納米管的光源，並且隨後從碳納米管塗層的光致發光碳納米管檢測不到光致發光。在這樣的例子中，檢測的光致發光的不存在可以充當燃料洩漏沒有發生的負信號。

在另一方面，本文描述了用於檢測燃料洩漏的系統。在一些實施中，本文描述的系統包括具有外表面的含有燃料的容器和碳納米管塗層——其包括布置在含有燃料的容器的外表面的至少一部分上的光致發光碳納米管。該系統還包括基本上覆蓋碳納米管塗層的燃料敏感塗層。而且，燃料敏感塗層可以對由光致發光碳納米管吸收和/或發射的波長的光是光學不透明的或基本上不透明的。此外，在一些情況下，本文描述的系統進一步包括激發光致發光碳納米管的光源。該系統還可以包括檢測來自光致發光碳納米管的光致發光發射的檢測器。

這些和其它實施在下面的具體實施方式中更詳細地描述。

附圖說明

圖1圖解了用於實施根據本文描述的一個實施的方法的系統的一些部件的截面圖。

圖2圖解了用於實施根據本文描述的一個實施的方法的系統的一些部件的截面圖。

圖3圖解了單壁碳納米管的光致發光圖。

具體實施方式

通過參考下面的具體實施方式、實施例和附圖，可以更容易地理解本文描述的實施。但是，本文描述的要素、裝置和方法不限於具體實施方式、實施例和附圖中呈現的具體實施。應當認識到，這些實施僅僅是對本公開內容的原理的說明。許多修改和改編對於本領域技術人員而言是容易地顯而易見的，而不背離本公開內容的精神和範圍。

此外，本文公開的所有範圍將被理解為涵蓋包含在其中的任何和所有子範圍。例如，「1.0到10.0」的陳述的範圍應當被視為包括以1.0或更大的最小值開始並以10.0或更小的最大值結束的任何和所有子範圍，例如，1.0到5.3、或4.7到10.0、或3.6到7.9。

除非另有明確規定，本文公開的所有範圍還被將被視為包括範圍的端點。例如，「5到10之間」的範圍或「從5到10」的範圍通常應當被視為包括端點5和10。

進一步，當短語「至多」與量或數量相連使用時，將理解該量為至少可檢測的量或數量。例如，以「至多」指定量的量存在的材料可以以從可檢測的量和至多指定的量並包括指定的量存在。

i.用於檢測燃料洩漏的方法

在一方面，本文描述了用於檢測燃料洩漏的方法。在一些實施中，本文描述的用於檢測燃料洩漏的方法包括將碳納米管塗層布置在含有燃料的容器的外表面上。碳納米管塗層包括光致發光碳納米管。該方法進一步包括將燃料敏感塗層布置在碳納米管塗層之上。燃料敏感塗層對由碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收的波長的光、由碳納米管塗層的光致發光碳納米管發射的波長的光、或二者光學地不透明或基本上不透明。本文描述的方法可以進一步包括將含有燃料的容器的外表面暴露於用於激發光致發光碳納米管的光源。將含有燃料的容器的外表面暴露於這樣的光源可以指示燃料洩漏是否已經發生。具體而言，當燃料洩漏發生時，燃料敏感塗層的至少一部分可以溶解、分散、去除、變薄或以其它方式改變，使得燃料敏感塗層變得透明，而不是不透明——特別是關於由下面的碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收的光、由下面的碳納米管塗層的光致發光碳納米管發射的光、或二者。在這樣的例子中，光源可以激發光致發光碳納米管，光致發光碳納米管然後可以發射光致發光，並且發射的碳納米管的光致發光可以由光電探測器檢測。因此，在一些實施中，本文描述的方法進一步包括在將含有燃料的容器暴露於激發光致發光碳納米管的光源之後檢測光致發光碳納米管的光致發光發射。檢測的光致發光可以因此充當指示燃料洩漏存在的正信號，具體地通過識別含有燃料的容器的外表面的區域，該區域已經以足以引起來自在該區域上布置的光致發光碳納米管的光致發光的檢測的方式暴露於燃料。相反地，本文描述的方法可以包括將含有燃料的容器的外表面暴露於用於激發光致發光碳納米管的光源，並且隨後從碳納米管塗層的光致發光碳納米管檢測不到光致發光。在這樣的例子中，檢測的光致發光的不存在可以充當燃料洩漏沒有發生的負信號。

圖1和圖2示意性地圖解了上述檢測過程。參考圖1和圖2，含有燃料的容器(10)的外表面(11)已經被塗覆有包含光致發光碳納米管的(未具體示出)碳納米管塗層(20)。另外，燃料敏感塗層(30)已經被布置在碳納米管塗層(20)的上部或外表面(21)之上。如圖1中所圖解，燃料敏感塗層(30)基本上覆蓋碳納米管塗層(20)，並且在燃料敏感塗層(30)對碳納米管塗層(20)的覆蓋中不存在顯著空隙。進一步，如圖1中所描繪的，燃料洩漏還沒有發生。因此，當含有燃料的容器(10)的塗覆的外表面(11)被暴露於具有與光致發光碳納米管的至少一部分的吸收光譜對應的波長的光(hν)或利用其照射時，沒有光致發光從光致發光碳納米管離開由外部檢測器(40)檢測的塗層(20、30)。完整的燃料敏感塗層(30)反而阻擋(例如，吸收)激發光(hν)或由碳納米管塗層(20)的光致發光碳納米管發射的任何光致發光，或者激發光(hν)和由碳納米管塗層(20)的光致發光碳納米管發射的任何光致發光二者。

相比之下，如圖2中所描繪的，燃料洩漏已經發生並且燃料敏感塗層(30)不再完全完整。而是，由於其暴露於燃料(未顯示)，燃料敏感塗層(30)的一部分(31)已經溶解、分散、去除、變薄或以其它方式改變。因此，當含有燃料的容器(10)的塗覆的外表面(11)被暴露於激發光(hν)或者利用激發光(hν)照射時，來自碳納米管塗層(20)的光致發光碳納米管的光致發光(pl)被檢測器(40)檢測。

現轉到本文描述的方法的具體步驟，本文描述的方法包括將碳納米管塗層布置在含有燃料的容器的外表面上，其中碳納米管塗層包括光致發光碳納米管。如本領域普通技術人員理解的，單壁碳納米管的性質強烈地取決於其幾何結構。該結構的特徵常常在於手性指數(n,m)的鑑定和列舉。指數n和m表示沿著石墨烯的蜂巢晶格中的兩個方向的單位向量的數目。這些指數可用於確定納米管的重要參數，比如納米管是否是金屬的(n＝m)、半金屬的(n–m為3的倍數)或半導體的(n–m的其它值)。具有m＝0的值的納米管通常被稱為鋸齒形納米管，並且具有n＝m的值的納米管通常被稱為扶手椅形(armchair)納米管。具有與鋸齒形和扶手椅形納米管不同的n、m或二者的值的納米管通常被稱為手性納米管。一般而言，半導體的單壁碳納米管是光致發光的。而且，如本領域普通技術人員所理解的，光致發光碳納米管能夠吸收某些波長的光，並且然後發射某些其它波長的光。

因而，在本文描述的一些實施中，碳納米管塗層的光致發光碳納米管是半導體碳納米管。但是，任何光致發光碳納米管可以用在本文描述的碳納米管塗層中。而且，在一些情況下，碳納米管塗層包括具有不同(n,m)值的不同光致發光碳納米管的混合物。例如，在一些例子中，光致發光碳納米管具有選自如下的一個或多個(n,m)值：(10,3)、(9,4)、(8,6)、(12,1)、(11,3)、(8,7)、(10,5)、(9,7)、(13,2)、(12,4)、(11,4)、(10,6)、(9,8)、(11,6)、(14,1)、(13,3)、(12,5)、(11,7)、(10,8)、(15,1)、(14,3)、(13,5)、(10,9)、(12,7)、(16,2)、(15,4)、(15,2)、(14,4)、(13,6)、(12,8)、(11,9)、(14,6)、(17,1)、(16,3)、(15,5)、(14,7)、(11,10)、(13,8)和(13,9)。但是，將理解可以使用碳納米管手性的任何混合物，條件是碳納米管塗層包括光致發光碳納米管。另外，碳納米管塗層的碳納米管不必需富集任何特定的碳納米管異構體，或者甚至更通常地光致發光碳納米管。而是，本文描述的碳納米管塗層的碳納米管可以包括光致發光和非光致發光碳納米管、金屬和半金屬碳納米管、或其組合的混合物。碳納米管的各種商業來源可以因而被用於形成本文描述的碳納米管塗層，包括包含各種類型的單壁碳納米管的未純化的商業來源。但是，如果需要，碳納米管塗層的碳納米管可以富集某些手性。具體而言，在一些實施中，碳納米管富集光致發光碳納米管，包括具有上面敘述的一個或多個具體(n,m)值的光致發光碳納米管。更通常地，在一些情況下，光致發光碳納米管形成基於碳納米管塗層的碳納米管的總數目或總重量至多100％、至多90％、至多80％、至多75％、至多70％、至多60％、至多50％、至多40％、至多30％、至多20％或至多10％的碳納米管塗層的碳納米管。

還將理解，碳納米管塗層的碳納米管可以具有與本公開內容的目標一致的任何尺寸。例如，在一些情況下，碳納米管具有0.7到1.5納米(nm)或1到4nm的平均直徑，和10nm到1000微米(μm)或10nm到10μm的平均長度。

如本文所描述的，本文描述的碳納米管塗層被布置在含有燃料的容器的外表面上。含有燃料的容器通常可以包括用燃料填充的或可操作以用燃料填充的任何容器或貯存器。例如，在一些情況下，含有燃料的容器包括燃料-儲存容器，比如罐或圓筒。含有燃料的容器還可以是燃料-運輸容器，比如管道或燃料管線。而且，本文描述的含有燃料的容器的尺寸和形狀不被具體限制。而是，容器可以具有與本公開內容的目標一致的任何尺寸、形狀或其組合。同樣，本文描述的含有燃料的容器還可以由與本公開內容的目標一致的任何材料形成或製造。在一些實施中，例如，本文描述的含有燃料的容器可以包括金屬、玻璃纖維、複合材料或其組合，或者由金屬、玻璃纖維、複合材料或其組合形成。

進一步，含有燃料的容器的外表面可以具有與本公開內容的目標一致的任何尺寸和形狀。在一些情況下，例如，外表面是平的或基本上平的。在其它實施中，外表面是彎曲的或具有複雜的形貌(topography)。例如，外表面可以是凹面的或凸面的。其它形狀也是可能的。

另外，在本文描述的含有燃料的容器內包含的燃料可以是靜止的或在容器內移動的。進一步，可以使用與本公開內容的目標一致的任何燃料。在一些實施中，例如，燃料包括噴氣燃料、生物燃料、煤油、壓縮天然氣、礦物燃料比如汽油或柴油、或其組合。在一些情況下，噴氣燃料包括煤油型噴氣燃料比如jet-a或jet-a1、石腦油型噴氣燃料比如jet-b、或軍事噴氣燃料比如jp-8或jp-10。還將理解，在本文描述的容器內包含的燃料可以是液體或氣體。

本文描述的碳納米管塗層可以以與本公開內容的目標一致的任何方式被布置或者放置在本文描述的含有燃料的容器的外表面上。例如，在一些情況下，碳納米管塗層被噴塗、輥塗(roll)或刷塗(paint)在容器的外表面上。而且，可以使用「溼法」或「幹法」技術將碳納米管塗層布置在含有燃料的容器的外表面上。例如，在一些實施中，將碳納米管塗層布置在外表面上包括首先將碳納米管分散、溶解或懸浮在溶劑中以提供混合物，然後將混合物噴塗、輥塗或刷塗在外表面上。可以使用與本公開內容的目標一致的任何溶劑。例如，可以使用有機溶劑，比如烷烴類、滷代烷烴類、醚類、酯類和醇類。在一些情況下，溶劑包括乙醇、己烷或二氯甲烷。另外，碳納米管可以以與本公開內容的目標一致的任何量分散、溶解或懸浮在溶劑中。例如，在一些情況下，碳納米管基於混合物的總重量以大約0.01到1重量百分比、0.05到0.5重量百分比或0.1到0.2重量百分比的量存在於混合物中。在將碳納米管-溶劑混合物放置在外表面上之後，溶劑可以被蒸發或者使溶劑蒸發，從而留下「淨(neat)」碳納米管層。如本領域普通技術人員所理解的，「淨」碳納米管層可以由碳納米管組成或基本上由碳納米管組成，與還包括另外的材料相反。因此，在一些實施中，本文描述的碳納米管塗層包括碳納米管、由碳納米管組成、或基本上由碳納米管組成。

可選地，在其它情況下，本文描述的碳納米管塗層包括除了碳納米管之外的一種或多種材料。例如，在一些例子中，碳納米管塗層通過將碳納米管分散、溶解或懸浮在基體材料——包括非揮發性基體材料，比如聚合物基體材料——中形成。因此，在一些實施中，將碳納米管塗層布置在含有燃料的容器的外表面上包括將碳納米管分散、溶解或懸浮在基體材料中以提供複合混合物，並且隨後將複合混合物噴塗、輥塗、刷塗或以其它方式布置在容器的外表面上。

可以使用與本公開內容的目標一致的任何基體材料。在一些情況下，基體材料包括聚合物或低聚物材料，包含或不包含另外的溶劑比如有機溶劑或水。另外，基體材料可以是有機的或無機的。適合的基體材料的實例包括但不限於有機聚合物材料比如環氧樹脂、乙烯樹脂和酚醛樹脂聚合物，和無機材料比如氧化矽、氧化鈦、石膏、壓力噴漿和galvanite。

而且，還將理解，在一些這樣的實施中，基體材料是燃料不敏感的。本文出於參考目的，當在燃料洩漏期間暴露於燃料時，「燃料不敏感的」基體材料可以保持完整或基本上完整——與被燃料溶解或降解的基體材料相反，其使得碳納米管塗層與含有燃料的容器的外表面分離或者以其它方式從含有燃料的容器的外表面失去。

另外，碳納米管可以以與本公開內容的目標一致的任何量分散、溶解或懸浮在基體材料中。例如，在一些情況下，碳納米管基於複合混合物的總重量以大約0.01到1重量百分比、0.05到0.5重量百分比或0.1到0.2重量百分比的量存在於複合混合物中。

本文描述的碳納米管塗層可以存在於與本公開內容的目標一致的含有燃料的容器的任何量的外表面上或被布置在其之上。在一些情況下，例如，碳納米管塗層覆蓋基於外表面的總表面積或基於含有燃料的容器的外部的總表面積至少50％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％的外表面。在一些例子中，碳納米管塗層覆蓋30-100％、30-99％、30-90％、50-100％、50-99％、50-95％、50-90％、60-100％、60-99％、70-100％、70-99％、70-95％、80-100％、80-99％、80-95％、90-100％、90-99％、95-100％或95-99％的外表面。進一步，在一些情況下，碳納米管塗層被布置在含有燃料的容器的接縫、接頭、和/或其它部分——其比容器的其它部分更可能失效或遭受燃料洩漏——上或之上。在一些這樣的情況下，碳納米管塗層僅被布置在含有燃料的容器的這樣的部分上或之上。

而且，在一些實施中，本文描述的碳納米管塗層具有至多大約10nm、至多大約20nm、至多大約50nm、至多大約100nm、至多大約200nm或至多大約500nm的平均厚度。在一些情況下，本文描述的碳納米管塗層具有大約10-500nm、10-300nm、10-200nm、10-100nm、20-500nm、20-200nm、50-500nm、50-300nm、50-200nm或50-100nm的平均厚度。其它厚度也是可能的。進一步，在一些情況下，碳納米管塗層的厚度基於下面的一種或多種選擇：碳納米管塗層中光致發光碳納米管的面密度；將從碳納米管塗層獲得的期望的光致發光信號強度；和碳納米管塗層中光致發光碳納米管的相對量。例如，在一些實施中，碳納米管塗層可以基本上由光致發光碳納米管組成。在這樣的例子中，可以使用相對薄的碳納米管塗層，比如具有至多10nm的平均厚度或1到10nm的平均厚度的層。在其它情況下，碳納米管塗層可以包括在基體材料內分散的碳納米管，並且碳納米管塗層的平均厚度可以是相對厚的，比如至多200nm或50-200nm。另外，本文描述的碳納米管塗層的平均厚度還可以被選擇以避免層從含有燃料的容器的外表面剝離。

一般而言，本文描述的碳納米管塗層的碳納米管可以以與本公開內容的目標一致的任何面密度存在於含有燃料的容器的外表面上。在一些情況下，例如，碳納米管塗層包括基於碳納米管塗層的上表面或外表面(例如，更遠離含有燃料的容器的外表面並且更靠近燃料敏感塗層的表面)的總面積100個碳納米管/平方釐米(cm2)到1×108個碳納米管/cm2、100個碳納米管/cm2到1×107個碳納米管/cm2、1000個碳納米管/cm2到1×106個碳納米管/cm2、1×106個碳納米管/cm2到1×108個碳納米管/cm2或10,000個碳納米管/cm2到1×108個碳納米管/cm2。

本文描述的方法還包括將燃料敏感塗層布置在本文描述的碳納米管塗層之上。如本文所描述，燃料敏感塗層可以是這樣的塗層：其通過與含有燃料的容器的燃料接觸至少部分地被溶解、分散和/或降解，和/或這樣的塗層：其被以其它方式化學地或物理地改變以變得對與碳納米管塗層的光致發光碳納米管的激發和/或發射光譜對應的波長的光充分地光學透明。另外，在一些例子中，本文描述的燃料敏感塗層對除了含有燃料的容器的燃料之外的一種或多種環境因素不敏感。例如，在一些實施中，由於與氧氣、水分接觸，燃料敏感塗層的熔點以下的操作溫度、或其組合，燃料敏感塗層不以本文描述的方式溶解、分散、降解或以其它方式變得光學透明。

本文描述的燃料敏感塗層可以包括與本公開內容的目標一致的任何材料，由其組成，基本上由其組成，或由其形成。在一些情況下，本文描述的燃料敏感塗層包括聚合物材料，比如有機聚合物材料，由其組成，基本上由其組成，或由其形成。在一些實施中，燃料敏感塗層包括聚氨酯或由其形成。一般而言，用於形成燃料敏感塗層的一種或多種材料可以基於下面的一種或多種選擇：含有燃料的容器包含的燃料的類型；一種或多種材料的機械性質；和一種或多種材料的光學性質。在一些情況下，例如，當含有燃料的容器包含噴氣燃料時，燃料敏感塗層由聚氨酯形成。

另外，在一些情況下，燃料敏感塗層可以進一步包括遍及燃料敏感塗層分散的染料或顏料。在一些例子中，這種染料或顏料的使用可以對燃料敏感塗層提供期望的光學不透明度，使得當以足夠厚度存在時，燃料敏感塗層對由下面的碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收、發射、或吸收和發射的波長的光是光學不透明的。適合於在本文描述的燃料敏感塗層中使用的顏料或染料的一個非限制性實例是炭黑。也可以使用其它染料或顏料。顏料或染料比如炭黑的使用在這樣實施中可能是特別有用的：在該實施中，用於形成燃料敏感塗層的主要材料(例如，聚氨酯)對由光致發光碳納米管吸收的、由光致發光碳納米管發射的、或由下面的碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收和發射的波長的光是光學透明的。一般而言，燃料敏感塗層可以對由光致發光碳納米管吸收、發射、或吸收和發射的波長的光是光學不透明的或基本上光學不透明的。本文出於參考目的，「基本上」不透明的層可以阻擋或吸收至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少99％的入射光，該入射光具有與光致發光碳納米管的激發波長和/或碳納米管塗層的光致發光碳納米管的發射波長對應的波長。例如，在一些例子中，本文描述的燃料敏感塗層可以阻擋或吸收75-100％、80-100％、85-100％、90-100％、95-100％或99-100％的入射光，該入射光具有與光致發光碳納米管的激發波長、碳納米管塗層的光致發光碳納米管的發射波長、或二者對應的波長。如本領域普通技術人員所理解的，層的不透明度可以以與本公開內容的目標一致的任何方式測量或測定。例如，層的不透明度可以光譜地(spectroscopically)測定，比如通過使用分光光度計。

而且，本文描述的燃料敏感塗層可以具有與本公開內容的目標一致的任何厚度。例如，在一些實施中，燃料敏感塗層具有在10和1000μm之間、50和1000μm之間、10和500μm之間、或50和500μm之間的任何厚度。其它厚度也是可能的。另外，在一些情況下，本文描述的燃料敏感塗層的厚度可以基於下面的一種或多種選擇：用於形成燃料敏感塗層的一種或多種材料的光學吸收分布；燃料敏感塗層的期望的光學不透明度；和燃料敏感塗層對包含在含有燃料的容器中的燃料的敏感程度。例如，在一些情況下，燃料敏感塗層的厚度被選擇以具有上文描述的不透明度，同時還對燃料足夠敏感以允許以本文描述的方式檢測輕微和/或早期燃料洩漏。

進一步，本文描述的燃料敏感塗層可以覆蓋與本公開內容的目標一致的碳納米管塗層的任何部分。在一些實施中，燃料敏感塗層覆蓋至少80％、至少85％、至少95％或至少99％的碳納米管塗層，百分比基於碳納米管塗層的上表面或外表面的總表面積。在一些例子中，燃料敏感塗層覆蓋基於碳納米管塗層的上表面的總表面積80-100％、80-99％、80-90％、85-100％、85-99％、85-95％、90-100％、90-95％、90-99％或95-99％的碳納米管塗層。

本文描述的燃料敏感塗層可以以與本公開內容的目標一致的任何方式被布置或放置在碳納米管塗層上或之上。例如，在一些情況下，燃料敏感塗層被噴塗、刷塗、輥塗或澆鑄在碳納米管塗層之上。燃料敏感塗層還可以通過已知的聚合物、溶膠凝膠或其它塗層沉積方法被布置或沉積在碳納米管塗層之上。

在一些實施中，本文描述的方法進一步包括將含有燃料的容器的外表面暴露於用於激發光致發光碳納米管的光源，並且隨後檢測光致發光碳納米管的光致發光發射。將理解，「將含有燃料的容器的外表面暴露」於光源可以包括除了在暴露或照射發生時暴露保持布置在容器表面的任何一種或多種塗層之外，暴露容器自身的表面。而且，含有燃料的容器的外表面可以以與本公開內容的目標一致的任何方式暴露於光源。例如，光源可以是布置在容器的外表面之上或者遠離容器的外表面的外部光源。此外，可以使用與本公開內容的目標一致的任何光源。例如，在一些例子中，光源是寬帶光源，比如螢光燈。在其它實施中，光源是窄帶光源，比如雷射。進一步，在一些情況下，光源連接至光纖、管道鏡、或光遞送的其它裝置。在一些實施中，這樣的光源的使用可以允許光源照射位於遙遠的、狹窄的或以其它方式難以進入空間中的含有燃料的容器的外表面。

而且，本文描述的光源可以產生或發射具有與光致發光碳納米管的至少一部分的吸收或激發光譜對應的波長的光，如上文所描述的。例如，在一些例子中，光源產生或發射具有電磁光譜的紫外(uv)部分的平均波長的光，比如從100到400nm、100到280nm、280到315nm或315到400nm。在其它例子中，光源產生或發射具有電磁光譜的可見或紅外(ir)部分的平均波長的光，比如700和1100nm之間、750和1000nm之間、或800和1000nm之間的波長。

類似地，檢測來自光致發光碳納米管的光致發光發射可以以與本公開內容的目標一致的任何方式實施。在一些情況下，例如，檢測器被布置在容器的外表面之上或遠離容器的外表面。而且，可以使用與本公開內容的目標一致的任何檢測器。例如，在一些例子中，可以使用光電倍增管(pmt)檢測器。在其它實施中，檢測器包括二維檢測器，比如電荷耦合器件(ccd)圖像傳感器或照相機。進一步，本文描述的檢測器可以連接至光纖、管道鏡或上文描述的光遞送的其它裝置。檢測器還可以連接至方法中使用的光源，使得單個儀器可以執行激發和檢測功能二者。

而且，檢測器可以是可操作的以檢測與碳納米管塗層的光致發光碳納米管的至少一部分的發射光譜對應的波長的光。例如，在一些情況下，檢測器是可操作的以檢測具有電磁光譜的ir或近ir(nir)部分的平均波長的光。在一些實施中，檢測器是可操作的以檢測具有1150到1850nm或1600到1800nm的平均波長的光。

另外，在一些實施中，用於檢測光致發光碳納米管的光致發光發射的檢測器和/或用於激發光致發光碳納米管的光源基於光致發光碳納米管的光致發光圖選擇。圖3圖解了可以適合於在本文描述的方法的一些實施中使用的一個這樣的圖的實例。在一些實施中，與本公開內容一致的光致發光圖可以與iakoubovskii等，「ir-extendedphotoluminescencemappingofsingle-wallanddouble-wallcarbonnanotubess,」journalofphysicalchemistryb110(2006),17420-17424中討論的一致的方法製備或建立。在與上述一致的光致發光圖中，提供了數據點，其對應於具有給定手性的碳納米管的最大吸收的激發波長對納米管的光致發光波長的圖。在圖3中，與特定光致發光發射頻率和最大吸收相關聯的n和m值在該手性的相應數據點之下指示。因此，在一些情況下，用於激發光致發光碳納米管的光源被選擇以提供具有700到1100nm的平均波長的光，並且用於檢測來自光致發光碳納米管的光致發光發射的檢測器是可操作的以檢測具有1150到1850nm的平均波長的光。

還將理解，在一些實施中，用於檢測光致發光碳納米管的光致發光發射的檢測器、或用於激發光致發光碳納米管的光源、或二者被選擇以對應於通常不存在於環境條件中的波長的光，或者對應於在環境條件中以相對低的量或低強度存在的波長的光。例如，在一些情況下，可以使用uv激發源和ir檢測器。這樣的波長的使用可以提高本文描述的方法的信噪比(snr)。

上文描述的方法涉及檢測來自含有燃料的容器的燃料洩漏。但是，在一些情況下，本文描述的方法還可用於檢測容器或其它物品至可能已經從別處洩漏的燃料的暴露，與從容器或物品自身洩漏相反。而且，容器或其它物品可以具有易受燃料影響的外表面。例如，這樣的「易受燃料影響的」外表面可以通過暴露於燃料或者通過直接與燃料接觸而受損。這樣的易受燃料影響的表面的非限制性實例可以包括電子器件的表面、塗漆面、和包含被燃料降解或腐蝕的材料的表面或由被燃料降解或腐蝕的材料形成的表面。因而可以期望的是使用本文描述的方法來檢測易受燃料影響的表面是否已經暴露於燃料或者正在暴露於燃料。因此，這樣的方法可以包括將碳納米管塗層布置在易受燃料影響的外表面上，其中碳納米管塗層包含光致發光碳納米管。該方法進一步包括將燃料敏感塗層布置在碳納米管塗層之上。燃料敏感塗層對可能暴露於易受燃料影響的表面或者被放置與易受燃料影響的表面直接接觸的燃料是敏感的。另外，燃料敏感塗層對由碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收和/或發射的波長的光是光學不透明的或者基本上不透明的。而且，本文描述的方法可以進一步包括將易受燃料影響的外表面暴露於用於激發光致發光碳納米管的光源。將易受燃料影響的表面暴露於這樣的光源可以指示易受燃料影響的表面是否已經被暴露於燃料或者已經被放置於與燃料直接接觸，如上面對於來自含有燃料的容器的燃料洩漏描述的。特別地，當燃料暴露發生時，燃料敏感塗層的至少一部分可以溶解、分散、去除、變薄或以其他方式改變，使得燃料敏感塗層變得透明而非不透明——特別是關於由下面的碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收和/或發射的光。在這樣的例子中，光源可以激發光致發光碳納米管，光致發光碳納米管然後可以發射光致發光，並且發射的碳納米管的光致發光可以被光電探測器檢測。因此，在一些實施中，本文描述的方法進一步包括在將易受燃料影響的外表面暴露於激發光致發光碳納米管的光源之後，檢測光致發光碳納米管的光致發光發射。檢測的光致發光因而可以充當指示燃料暴露存在的正信號，具體地通過識別易受燃料影響的外表面的區域，其已經被以足以引起來自在該區域上布置的光致發光碳納米管的光致發光的檢測的方式暴露於燃料。相反，本文描述的方法可以包括將易受燃料影響的外表面暴露於用於激發光致發光碳納米管的光源，並且隨後從碳納米管塗層的光致發光碳納米管檢測不到光致發光。在這樣的例子中，檢測的光致發光的不存在可以充當指示燃料暴露沒有發生的負信號。還將理解，上面對於來自含有燃料的容器的燃料洩漏檢測描述的各個步驟和部件對於檢測易受燃料影響的表面的燃料的暴露可以以類似的方式使用，易受燃料影響的表面可以與不一定包含燃料的容器或其它物品相關聯。

上文描述的方法涉及檢測燃料洩漏。但是，將理解，本文描述的方法還可用於檢測來自容器或來自另一個位置的其它流體的釋放。因此，在另一方面，本文描述了檢測流體的更通用的方法。在這樣的實施中，方法包括將碳納米管塗層布置在含有流體的容器的外表面上(或者可選地，在不一定包含流體的容器或其它物品的易受流體影響的外表面上，如上面描述的)。如在本文描述的其它實施中，碳納米管塗層包括光致發光碳納米管，並且方法進一步包括將流體敏感的塗層布置在碳納米管塗層之上。以上面對於燃料敏感塗層描述的方式，流體敏感的塗層對含有流體的容器中包含的流體敏感(或者可選地，對於可以暴露於易受流體影響的外表面的流體敏感)。另外，流體敏感的塗層對於由碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收和/或發射的波長的光是光學不透明的或基本上不透明的。而且，本文描述的方法可以進一步包括將含有流體的容器的外表面(或者可選地，易受流體影響的外表面)暴露於用於激發光致發光碳納米管的光源。將含有流體的容器的外表面(或者可選地，易受流體影響的外表面)暴露於這樣的光源可以指示流體洩漏或流體的其它釋放(或者可選地，流體暴露)是否已經發生，如上面對於燃料洩漏更具體地描述的。特別地，當流體洩漏或釋放發生時，流體敏感的塗層的至少一部分可以溶解、分散、去除、變薄或以其它方式改變，使得流體敏感的塗層變得透明而非不透明——特別是關於由下面的碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收和/或發射的光。在這樣的例子中，光源可以激發光致發光碳納米管，光致發光碳納米管然後可以發射光致發光，並且發射的碳納米管的光致發光可以由光電探測器檢測。因而，在一些實施中，本文描述的方法進一步包括在將含有流體的容器(或者可選地，易受流體影響的外表面)暴露於激發光致發光碳納米管的光源之後，檢測光致發光碳納米管的光致發光發射。檢測的光致發光因而可以充當指示燃料洩漏或釋放(或者可選地，流體暴露)存在的正信號，具體地通過識別含有流體的容器外表面的區域(或者可選地，易受流體影響的外表面的區域)，其已經被以足以引起來自在該區域上布置的光致發光碳納米管的光致發光的檢測的方式暴露於流體。相反，本文描述的方法可以包括將含有流體的容器的外表面(或者可選地，易受流體影響的外表面)暴露於用於激發光致發光碳納米管的光源，和隨後從碳納米管塗層的光致發光碳納米管檢測不到光致發光。在這樣的例子中，檢測的光致發光的不存在可以充當指示流體洩漏或釋放(或者可選地，流體暴露)沒有發生的負信號。還將理解，上面對於燃料洩漏檢測描述的各個步驟和部件對於除了燃料之外的流體的洩漏或釋放(或者可選地，暴露)的檢測可以以類似的方式使用。

ii.用於檢測燃料洩漏的系統

在另一方面，本文描述了用於檢測燃料洩漏的系統。在一些實施中，這樣的系統包括具有外表面的含有燃料的容器、在含有燃料的容器的外表面的至少一部分上布置的碳納米管塗層，和基本上覆蓋碳納米管塗層的燃料敏感塗層。碳納米管塗層包括光致發光碳納米管。另外，燃料敏感塗層對由碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收和/或發射的波長的光是光學不透明的或基本上光學不透明的。在一些情況下，該系統進一步包括激發光致發光碳納米管的光源和/或檢測光致發光碳納米管的光致發光發射的檢測器。

現在轉到本文描述的系統的具體部件，本文描述的系統包括含有燃料的容器。可以使用與本公開內容的目標一致的任何含有燃料的容器。在一些實施中，含有燃料的容器包括在上文部分i中描述的含有燃料的容器。例如，在一些情況下，含有燃料的容器是燃料儲罐或燃料管線。同樣，含有燃料的容器可以包含與本公開內容的目標一致的任何燃料，包括在上文部分i中描述的燃料，比如噴氣燃料。

本文描述的系統還包括布置在含有燃料的容器的外表面的至少一部分上的碳納米管塗層。碳納米管塗層可以具有與本公開內容的目標一致的任何組成、形態或其組合。在一些情況下，碳納米管塗層具有上文部分i中對於碳納米管塗層描述的組成、形態和/或其它特徵。例如，在一些例子中，碳納米管塗層基本上由碳納米管組成。在其它情況下，碳納米管塗層包括在基體材料中布置的碳納米管。類似地，碳納米管塗層可以以在以上文部分i中描述的任何方式在含有燃料的容器的表面上形成或布置。

另外，本文描述的系統進一步包括在碳納米管塗層上或之上布置的燃料敏感塗層。燃料敏感塗層可以具有與本公開內容的目標一致的任何組成、形態、光學性質和/或其它性質。在一些情況下，燃料敏感塗層具有上文部分i中對於燃料敏感塗層描述的組成、形態、光學性質、其它特徵或其組合。例如，在一些實施中，燃料敏感塗層包括聚氨酯和顏料比如炭黑或由其形成。

在一些情況下，本文描述的系統進一步包括激發光致發光碳納米管的光源和/或檢測光致發光碳納米管的光致發光發射的檢測器。可以使用與本公開內容的目標一致的任何光源、檢測器或其組合。在一些實施中，光源和/或檢測器包括上文部分i中描述的光源和/或檢測器。

上文描述的系統涉及用於檢測來自含有燃料的容器的燃料洩漏的系統。如上文部分i中描述的，但是，還可能的是使用本文描述的系統來檢測不包含燃料或不一定包含燃料的容器或其它物品的燃料洩漏。在一些這樣的實施中，系統包括易受燃料影響的外表面、布置在易受燃料影響的外表面的至少一部分上的碳納米管塗層，和基本上覆蓋碳納米管塗層的燃料敏感塗層。碳納米管塗層包括光致發光碳納米管。另外，燃料敏感塗層對由碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收和/或發射的波長的光是光學不透明的或基本上光學不透明的。在一些情況下，該系統進一步包括激發光致發光碳納米管的光源、檢測光致發光碳納米管的光致發光發射的檢測器、或二者。還將理解，上面對於來自含有燃料的容器的燃料洩漏檢測描述的各個部件對於易受燃料影響的外表面的燃料的暴露的檢測可以以類似的方式使用。

上文描述的系統涉及用於檢測燃料洩漏的系統。但是，將理解，本文描述的系統還可以被用於檢測來自容器的其它流體的釋放(或者可選地，檢測外表面暴露於除了燃料之外的流體)。因而，在另一方面，本文描述了檢測流體的更通用的系統。在一些這樣的實施中，系統包括具有外表面的含有流體的容器(或者可選地，具有易受流體影響的外表面的容器或其它物品，其中容器或其它物品不一定包含流體，該外表面易受流體影響)、布置在外表面的至少一部分上的碳納米管塗層，和基本上覆蓋碳納米管塗層的流體敏感的塗層。碳納米管塗層包括光致發光碳納米管。另外，流體敏感的塗層對由碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收和/或發射的波長的光是光學不透明的或者基本上光學不透明的。在一些情況下，系統進一步包括激發光致發光碳納米管的光源和/或檢測光致發光碳納米管的光致發光發射的檢測器。還將理解，上面對於燃料洩漏檢測描述的各個部件對於除了燃料之外的流體的洩漏或釋放的檢測可以以類似的方式使用。

條款1.用於檢測燃料洩漏的系統，其包括：

具有易受燃料影響的外表面的物品；布置在物品的易受燃料影響的外表面的至少一部分上的包括光致發光碳納米管的碳納米管塗層；和基本上覆蓋碳納米管塗層的燃料敏感塗層，其中燃料敏感塗層對由光致發光碳納米管吸收和/或發射的波長的光是光學不透明的或基本上光學不透明的。

條款2.條款1的系統，其進一步包括：

激發光致發光碳納米管的光源；和檢測光致發光碳納米管的光致發光發射的檢測器。

條款3.前述條款中任一項的系統，其中易受燃料影響的外表面是電子器件的表面、塗漆面和/或包括被燃料降解或腐蝕的材料的表面或由被燃料降解或腐蝕的材料形成的表面。

條款4.前述條款中任一項的系統，其中燃料包括噴氣燃料。

條款5.前述條款中任一項的系統，其中碳納米管塗層基本上由碳納米管組成。

條款6.前述條款中任一項的系統，其中碳納米管塗層包括布置在基體材料中的碳納米管。

條款7.前述條款中任一項的系統，其中碳納米管塗層包括100個碳納米管/cm2到1×108個碳納米管/cm2。

條款8.前述條款中任一項的系統，其中碳納米管塗層具有至多200nm的平均厚度。

條款9.前述條款中任一項的系統，其中燃料敏感塗層包括聚氨酯。

條款10.前述條款中任一項的系統，其中燃料敏感塗層具有在1和1000μm之間的平均厚度。

條款11.前述條款中任一項的系統，其中燃料是噴氣燃料，並且其中燃料敏感塗層包括聚氨酯和炭黑。

條款12.條款2的系統，其中光源發射具有700到1100nm的平均波長的光。

條款13.用於檢測燃料洩漏的方法，其包括：

將包括光致發光碳納米管的碳納米管塗層布置在物品的易受燃料影響的外表面上；和

將燃料敏感塗層布置在碳納米管塗層之上，

其中燃料敏感塗層對由碳納米管塗層的光致發光碳納米管吸收和/或發射的波長的光是光學不透明的或基本上不透明的。

條款14.條款13的方法，其進一步包括：

將易受燃料影響的外表面暴露於用於激發光致發光碳納米管的光源；和

檢測光致發光碳納米管的光致發光發射。

條款15.條款13或14的方法，其中易受燃料影響的外表面是電子器件的表面、塗漆面和/或包括被燃料降解或腐蝕的材料的表面或由被燃料降解或腐蝕的材料形成的表面。

條款16.條款13-15中任一項的方法，其中碳納米管塗層基本上由碳納米管組成。

條款17.條款13-16中任一項的方法，其中碳納米管塗層包括100個碳納米管/cm2到1×108個碳納米管/cm2。

條款18.條款13-17中任一項的方法，其中：

碳納米管塗層具有至多50nm的平均厚度，並且

燃料敏感塗層具有在10和1000μm之間的平均厚度。

條款19.條款13-18中任一項的方法，其中燃料是噴氣燃料，並且其中燃料敏感塗層包括聚氨酯和炭黑。

條款20.條款14的方法，其中光源發射具有700到1100nm的平均波長的光。

本公開內容的各個實施已經在實現本公開內容的各個目標中描述。應當認識到，這些實施僅僅是對本公開內容的原理的說明。其眾多修改和改編對於本領域技術人員而言將是容易地顯而易見的，而不背離被公開內容的精神和範圍。