Erik Thostenson (izquierda) y Thomas Schumacher en el Centro de Materiales Compuestos de la UD han recibido $ 300 por tres años, 000 subvención para investigar el uso de compuestos de detección basados en nanotubos de carbono para el control de la salud estructural de la infraestructura civil. Crédito:Evan Krape
(Phys.org) —En agosto de 2007, el puente I-35W sobre el río Mississippi en Minneapolis se derrumbó, matando a 13 personas e hiriendo a 145. El colapso se atribuyó a una deficiencia de diseño que resultó en la falla de una placa de refuerzo durante los trabajos de construcción en curso.
Ahora, un equipo interdisciplinario de investigadores de la Universidad de Delaware está desarrollando un novedoso sistema de monitoreo de la salud estructural que podría evitar tales desastres en el futuro.
Erik Thostenson y Thomas Schumacher, ambos profesores afiliados en el Centro de Materiales Compuestos de la UD, han recibido $ 300 por tres años, 000 subvención de la National Science Foundation para investigar el uso de compuestos de nanotubos de carbono como una especie de "piel inteligente" para las estructuras.
En investigación preliminar, Los dos descubrieron que un compuesto híbrido de nanotubos de carbono y fibra de vidrio unido a vigas de hormigón a pequeña escala formaba una piel conductora continua que es excepcionalmente sensible a los cambios de tensión, así como al desarrollo y crecimiento de los daños.
"Este sensor puede ser estructural, donde la capa del compuesto de fibra agrega refuerzo a una estructura deficiente o dañada, o no estructural, donde la capa actúa simplemente como una piel sensible, "dice Schumacher, quien aporta al proyecto conocimientos de mecánica estructural y vigilancia sanitaria de estructuras a gran escala.
Los investigadores del Centro de Materiales Compuestos de la UD recibieron $ 300 por tres años, 000 subvención para investigar el uso de compuestos de detección basados en nanotubos de carbono para el control de la salud estructural de la infraestructura civil. Crédito:Evan Krape
Thostenson, cuya experiencia reside en el procesamiento y caracterización de materiales para aplicaciones de sensores, explica que debido a que los nanotubos son tan pequeños, pueden penetrar el área rica en polímeros entre las fibras de los haces de hilos individuales, así como los espacios entre las capas de un compuesto de fibras.
"Los nanotubos se integran completamente en sistemas avanzados de compuestos de fibra, impartir nueva funcionalidad sin alterar la microestructura del composite, " él dice.
Schumacher dice que el enfoque abordará un gran inconveniente de los sistemas SHM actuales, que puede cubrir sólo un número finito de puntos.
"La selección de áreas críticas para el monitoreo está sujeta a la experiencia del propietario, ", explica." La capacidad de detección distribuida del sistema que estamos desarrollando aumenta significativamente la posibilidad de capturar microdaños ocultos o localizados que pueden conducir a fallas catastróficas si no se detectan a tiempo ".
Thostenson señala que una ventaja clave de este sensor innovador es que puede adherirse a estructuras existentes de cualquier forma o incorporarse a estructuras nuevas durante los procesos de fabricación y construcción.
Según sus resultados preliminares, los investigadores ahora abordarán cuestiones como el procesamiento de sensores, caracterización, y modelado, así como prueba de componentes y estructuras completas.
Thostenson le da crédito a CCM por facilitar el tipo de enfoque interdisciplinario que lo unió a él y a Schumacher en el proyecto. "Es realmente una colaboración 50/50 que capitaliza nuestra experiencia complementaria, " él dice.
Los dos bromean aunque, sobre la muestra que probaron en CCM durante su trabajo exploratorio. "Fue la muestra más pequeña que he probado en mi vida, "dice Schumacher, pero el más grande que Erik haya probado ".
