«Умная кожа» упрощает выявление напряжения в структурах
Москва, 11:48, 16 Ноя 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Специалисты из Райсовского университета использовали флуоресцирующие углеродные нанотрубки для обнаружения накапливающегося напряжения в корпусе самолета, мосту, трубопроводе и любой другой структуре.
Система действует как для всей поверхности, так и на микроскопических уровнях, сообщает eurekalert.org. Она состоит из двухслойной нанотрубной пленки и защитного полимера. Устройство указывает на напряженную зону изменением длины волн излучаемого света ближнего инфракрасного спектра. Он улавливается миниатюрным портативным считывателем. Результаты покажут инженерам и обслуживающему персоналу, деформировались ли структуры под нагрузкой, или они имеют равномерный износ.
В 2002-м исследователи выяснили, что одностенные углеродные нанотрубки флуоресцируют, как белая рубашка в ультрафиолете. Последующие опыты показали, что их свечение меняется при растягивании. Впервые «умная кожа» из углеродных нанотрубок, разработанная под руководством Брюса Вейсмана и Сатиша Нагараяху, была представлены в 2012-м в журнале Structural Control & Health Monitoring. Новое исследование, опубликованное Journal of Structural Engineering, описывает тестирование материала на металлических поверхностях с неровностями, в зоне которых часто скапливается напряжение. Проект значительно приблизил материал к практическому применению, уверены авторы.
С момента первого сообщения, специалисты улучшили состав и метод изготовления пленки, а также разработали сканер, автоматически получающий данные с нескольких запрограммированных точек. В отличие от стандартных датчиков, меряющих напряжение только в одном месте по оси, умная пленка избирательно определяет его в любом месте и направлении. Толщина материала – несколько микрон, и его почти не видно на прозрачной поверхности.
Исследователи протестировали структуру на алюминиевых прутьях с отверстием или выемкой – зонах скопления напряжения. Показания умной кожи менялись при отсутствии и наличии нагрузки.
«Мы знаем слабые места конструкции и можем покрыть их этой пленкой для проверки состояния после землетрясения или определенного периода эксплуатации», — сказал Нагараяха.
Авторы планируют продолжить совершенствование технологии. Так, они намерены создать новый сканер, наподобие камеры, способный видеть распределение напряжения на большой площади.
