Erik Thostenson (à esquerda) e Thomas Schumacher do Centro de Materiais Compostos da UD receberam US $ 300 de três anos, 000 subsídio para investigar o uso de compósitos de detecção à base de nanotubos de carbono para o monitoramento da integridade estrutural da infraestrutura civil. Crédito:Evan Krape
(Phys.org) - em agosto de 2007, a ponte I-35W sobre o rio Mississippi em Minneapolis desabou, matando 13 pessoas e ferindo 145. O colapso foi atribuído a uma deficiência de design que resultou na falha de uma placa de reforço durante o trabalho de construção em andamento.
Agora, uma equipe interdisciplinar de pesquisadores da Universidade de Delaware está desenvolvendo um novo sistema de monitoramento de saúde estrutural que pode evitar tais desastres no futuro.
Erik Thostenson e Thomas Schumacher, ambos membros do corpo docente afiliados no UD Center for Composite Materials, receberam $ 300 de três anos, 000 doação da National Science Foundation para investigar o uso de compostos de nanotubos de carbono como uma espécie de "pele inteligente" para estruturas.
Na pesquisa preliminar, os dois descobriram que um composto de fibra de vidro híbrido de nanotubo de carbono ligado a vigas de concreto em pequena escala formava uma camada condutora contínua que é excepcionalmente sensível a mudanças na tensão, bem como ao desenvolvimento e crescimento de danos.
"Este sensor pode ser estrutural, onde a camada do compósito de fibra adiciona reforço a uma estrutura deficiente ou danificada, ou não estrutural, onde a camada atua apenas como uma pele sensível, "diz Schumacher, que traz para o projeto conhecimentos de mecânica estrutural e monitoramento da saúde de estruturas de grande porte.
Os pesquisadores do Centro de Materiais Compósitos da UD receberam US $ 300 de três anos, 000 subsídio para investigar o uso de compósitos de detecção à base de nanotubos de carbono para o monitoramento da integridade estrutural da infraestrutura civil. Crédito:Evan Krape
Thostenson, cuja experiência está no processamento e caracterização de materiais para aplicações de sensores, explica que, como os nanotubos são tão pequenos, eles podem penetrar na área rica em polímero entre as fibras de feixes de fios individuais, bem como nos espaços entre as camadas de um compósito de fibras.
"Os nanotubos tornam-se completamente integrados em sistemas avançados de compostos de fibra, conferindo nova funcionalidade sem alterar a microestrutura do compósito, " ele diz.
Schumacher diz que a abordagem abordará uma grande desvantagem dos sistemas SHM atuais, que pode cobrir apenas um número finito de pontos.
"A seleção de áreas críticas para monitoramento permanece sujeita à experiência do proprietário, "ele explica." A capacidade de detecção distribuída do sistema que estamos desenvolvendo aumenta significativamente a chance de capturar micro-danos ocultos ou localizados que podem levar a uma falha catastrófica se não forem detectados precocemente. "
Thostenson destaca que a principal vantagem deste sensor inovador é que ele pode ser ligado a estruturas existentes de qualquer formato ou incorporado em novas estruturas durante os processos de fabricação e construção.
Com base em seus resultados preliminares, os pesquisadores agora abordarão questões como processamento de sensores, caracterização, e modelagem, bem como teste de componentes e estruturas completas.
Thostenson credita ao CCM a facilitação do tipo de abordagem interdisciplinar que o uniu a Schumacher no projeto. "É realmente uma colaboração 50/50 que capitaliza nossa experiência complementar, " ele diz.
Os dois brincam, no entanto, sobre o espécime que eles testaram no CCM durante seu trabalho exploratório. "Foi o menor espécime que já testei, "diz Schumacher, mas o maior que Erik já testou. "
