Erik Thostenson (a sinistra) e Thomas Schumacher del Center for Composite Materials di UD hanno ricevuto $ 300 per tre anni, 000 sovvenzione per studiare l'uso di compositi di rilevamento basati su nanotubi di carbonio per il monitoraggio della salute strutturale delle infrastrutture civili. Credito:Evan Krape
(Phys.org)—Nell'agosto 2007, il ponte I-35W sul fiume Mississippi a Minneapolis è crollato, uccidendo 13 persone e ferendone 145. Il crollo è stato attribuito a un difetto di progettazione che ha provocato il cedimento di una piastra fazzoletto durante i lavori di costruzione in corso.
Ora, un team interdisciplinare di ricercatori dell'Università del Delaware sta sviluppando un nuovo sistema di monitoraggio della salute strutturale che potrebbe evitare tali disastri in futuro.
Erik Thostenson e Thomas Schumacher, entrambi i docenti affiliati al Centro UD per i materiali compositi, hanno ricevuto 300 dollari per tre anni, 000 sovvenzione della National Science Foundation per studiare l'uso di compositi di nanotubi di carbonio come una sorta di "pelle intelligente" per le strutture.
Nella ricerca preliminare, i due hanno scoperto che un composito ibrido in fibra di vetro con nanotubi di carbonio attaccato a travi di cemento su piccola scala formava una pelle conduttiva continua che è eccezionalmente sensibile ai cambiamenti di tensione, nonché allo sviluppo e alla crescita del danno.
"Questo sensore può essere strutturale, dove lo strato del composito in fibra aggiunge rinforzo a una struttura carente o danneggiata, o non strutturale, dove lo strato funge semplicemente da pelle sensibile, "dice Schumacher, che apporta al progetto la conoscenza della meccanica strutturale e del monitoraggio sanitario delle grandi strutture.
I ricercatori del Center for Composite Materials di UD hanno ricevuto $ 300 per tre anni, 000 sovvenzione per studiare l'uso di compositi di rilevamento basati su nanotubi di carbonio per il monitoraggio della salute strutturale delle infrastrutture civili. Credito:Evan Krape
Thostenson, la cui competenza risiede nella lavorazione e caratterizzazione dei materiali per applicazioni di sensori, spiega che poiché i nanotubi sono così piccoli, possono penetrare nell'area ricca di polimeri tra le fibre dei singoli fasci di filati e negli spazi tra le tele di un composito di fibre.
"I nanotubi si integrano completamente in sistemi avanzati di fibre composite, conferendo nuove funzionalità senza alterare la microstruttura del composito, " lui dice.
Schumacher afferma che l'approccio affronterà un grave inconveniente degli attuali sistemi SHM, che può coprire solo un numero finito di punti.
"La selezione delle aree critiche per il monitoraggio rimane soggetta all'esperienza del proprietario, " spiega. "La capacità di rilevamento distribuito del sistema che stiamo sviluppando aumenta significativamente la possibilità di catturare micro-danni nascosti o localizzati che possono portare a guasti catastrofici se non rilevati in anticipo".
Thostenson sottolinea che un vantaggio chiave di questo sensore innovativo è che può essere collegato a strutture esistenti di qualsiasi forma o integrato in nuove strutture durante i processi di fabbricazione e costruzione.
Sulla base dei loro risultati preliminari, i ricercatori affronteranno ora questioni come l'elaborazione dei sensori, caratterizzazione, e modellazione nonché collaudo di componenti e strutture complete.
Thostenson attribuisce a CCM il merito di aver facilitato il tipo di approccio interdisciplinare che ha unito lui e Schumacher nel progetto. "È davvero una collaborazione 50/50 che capitalizza sulla nostra competenza complementare, " lui dice.
I due scherzano, anche se, sull'esemplare che hanno testato al CCM durante il loro lavoro esplorativo. "Era l'esemplare più piccolo che abbia mai testato, "dice Schumacher, ma il più grande che Erik abbia mai testato."
