(Phys.org)—In augustus 2007, de I-35W-brug over de rivier de Mississippi in Minneapolis stortte in, 13 mensen kwamen om en 145 gewonden. De ineenstorting werd toegeschreven aan een ontwerpgebrek dat ertoe leidde dat een hoekplaat faalde tijdens lopende bouwwerkzaamheden.

Nutsvoorzieningen, een interdisciplinair team van onderzoekers van de Universiteit van Delaware ontwikkelt een nieuw structureel gezondheidsmonitoringsysteem dat dergelijke rampen in de toekomst zou kunnen voorkomen.

Erik Thostenson en Thomas Schumacher, beide aangesloten faculteitsleden in het UD Center for Composite Materials, drie jaar $ 300 hebben ontvangen, 000 subsidie ​​van de National Science Foundation om het gebruik van koolstof nanobuiscomposieten als een soort "slimme huid" voor structuren te onderzoeken.

Bij vooronderzoek is de twee ontdekten dat een koolstof nanobuis hybride glasvezelcomposiet bevestigd aan kleinschalige betonnen balken een continue geleidende huid vormde die uitzonderlijk gevoelig is voor veranderingen in spanning en voor de ontwikkeling en groei van schade.

"Deze sensor kan structureel zijn, waarbij de laag van de vezelcomposiet versterking toevoegt aan een gebrekkige of beschadigde structuur, of niet-structureel, waar de laag slechts als een voelende huid fungeert, " zegt Schumacher, die kennis van structurele mechanica en gezondheidsmonitoring van grootschalige constructies aan het project toevoegt.

thostenson, wiens expertise ligt in materiaalverwerking en karakterisering voor sensortoepassingen, legt uit dat omdat de nanobuisjes zo klein zijn, ze kunnen doordringen in het polymeerrijke gebied tussen de vezels van afzonderlijke garenbundels en in de ruimten tussen de lagen van een vezelcomposiet.

"De nanobuisjes worden volledig geïntegreerd in geavanceerde vezelcomposietsystemen, het verlenen van nieuwe functionaliteit zonder de microstructuur van het composiet te veranderen, " hij zegt.

Schumacher zegt dat de aanpak een groot nadeel van de huidige SHM-systemen zal aanpakken, die slechts een eindig aantal punten kan dekken.

"De selectie van kritieke gebieden voor monitoring blijft onderworpen aan de expertise van de eigenaar, " legt hij uit. "De gedistribueerde detectiecapaciteit van het systeem dat we ontwikkelen, verhoogt aanzienlijk de kans op het vastleggen van verborgen of gelokaliseerde microschade die tot catastrofale storingen kan leiden als ze niet vroeg wordt ontdekt."

Thostenson wijst erop dat een belangrijk voordeel van deze innovatieve sensor is dat hij tijdens de fabricage- en constructieprocessen aan bestaande structuren van elke vorm kan worden gehecht of in nieuwe structuren kan worden ingebouwd.

Op basis van hun voorlopige resultaten, de onderzoekers gaan nu in op zaken als sensorverwerking, karakteriseren, en modellering en het testen van componenten en complete constructies.

Thhostenson dankt CCM voor het faciliteren van het soort interdisciplinaire benadering dat hem en Schumacher bij het project samenbracht. "Het is echt een 50/50-samenwerking die profiteert van onze complementaire expertise, " hij zegt.

De twee grappen, Hoewel, over het exemplaar dat ze tijdens hun verkenningswerk bij CCM hebben getest. "Het was het kleinste exemplaar dat ik ooit heb getest, " zegt Schumacher, maar de grootste die Erik ooit heeft getest."