Группа исследователей из Гонконгского политехнического университета (PolyU) разработала датчики, которые можно просто распылять на плоские или изогнутые поверхности. Датчики могут быть объединены в сеть, чтобы проводить мониторинг состояния работоспособности контролируемой структуры в реальном времени. Из-за небольшого веса и низкой стоимости изготовления большое количество датчиков может быть соединено в сенсорную сеть для обнаружения скрытых дефектов структур, что, по мнению исследователей, приведет  к новой эре мониторинга структур на основе ультразвука.

По сравнению с обычными ультразвуковыми датчиками, стоимость которых составляет более 10 долларов США и вес несколько граммов, разработанный нанокомпозитный датчик стоит 0,50 и весит 0,04 г. Таким образом, большее количество датчиков может быть внедрено в одной структуре, генерируя больше информации для анализа, при этом к структуре добавляется меньший вес.

 

 

Эта технология включает в себя сенсорную сеть с несколькими распыленными нанокомпозитными датчиками и ультразвуковым излучателем для активного мониторинга состояния объекта, в котором они установлены. Когда ультразвуковой излучатель испускает ультразвуковые волны, датчики принимают и измеряют их. Если обнаружен дефект, такой как трещина в структуре, то повреждение будет мешать распространению ультразвуковых волн, что приведет к обнаружению рассеяния волн сетью датчиков. Затем дефект можно оценить точно.

Датчик может измерять ультразвуковой сигнал от помех до 900 кГц. Он позволяет обнаруживать трещины размером от 1 до 2 мм.

В то время как обычные ультразвуковые датчики могут измерять более широкий диапазон ультразвуковых волн по сравнению с разработанным датчиком, их высокая стоимость и вес делают применение большого количества неосуществимым, ограничивая количество данных, которые можно получить.

Изготовленный из смеси сажи, графена, проводящих наноразмерных частиц и поливинилиденфторида (PVDF), нанокомпозитный датчик может быть легко адаптирован к различным размерам в различных технических приложениях.

Высокая чувствительность датчика к структурным изменениям обусловлена его оптимизированной наноструктурой, которая позволяет датчику идентифицировать изменения в пьезоэлектрических свойствах нанокомпозита. С этой целью были проведены многочисленные испытания по весовому соотношению нанонаполнителей с целью оптимизации проводимости нанокомпозита.

Благодаря своему малому весу новые нанокомпозитные датчики могут применяться к движущимся структурам, таким как поезда и самолеты. Это поможет в будущем обеспечить мониторинг этих структур в режиме реального времени, соответственно, повысить безопасность инженерных объектов.

Источник: http://www.materialsforengineering.co.uk/engineering-materials-news/spray-on-sensing-technology-for-structural-health-monitoring/157290/

 

Энергетика и промышленность России - информационный портал           Научный журнал “Видеонаука          Наука и технологии России − STRF.ru

Другие партнёры сайта