El envejecimiento, el deterioro y los eventos extremos como terremotos y huracanes pueden afectar las carreteras, puentes y otras estructuras. Con daños y defectos a menudo invisibles, se está buscando sistemas que puedan monitorear la salud de las estructuras y alertar a sus propietarios sobre posiblesproblemas e incluso una falla catastrófica inminente.
Hace varios años, Erik Thostenson y Thomas Schumacher, ambos miembros de la facultad afiliada del Centro de Materiales Compuestos de la Universidad de Delaware, comenzaron a explorar el uso de compuestos de nanotubos de carbono como una especie de "piel inteligente" para las estructuras.
Ahora, han mejorado este enfoque con la adición de otra técnica llamada tomografía de impedancia eléctrica EIT, que utiliza mediciones de electrodos de superficie para crear una imagen de la conductividad de un material o estructura. Mientras que EIT se ha utilizado como un método no invasivotécnica de imágenes médicas desde la década de 1980, la comunidad de vigilancia de la salud estructural la ha pasado por alto en gran medida.
El desarrollo del equipo de UD del nuevo enfoque, que aplica EIT a un sensor distribuido basado en nanotubos de carbono, está documentado en un artículo publicado en Revista de evaluación no destructiva en junio.
"Si bien se ha validado la viabilidad de emplear compuestos basados en nanotubos de carbono como sensores, el enfoque típico es utilizar una serie de mediciones unidimensionales recopiladas de un área de detección bidimensional", dice Thostenson, cuya experiencia se basa enprocesamiento y caracterización de compuestos para aplicaciones de sensores. "El problema es que esto limita las posibles ubicaciones de daños a los puntos de la cuadrícula de las mediciones. EIT, por otro lado, es un verdadero algoritmo 2-D".
El sensor compuesto de nanotubos se puede adherir a prácticamente cualquier forma para detectar daños y mostrar su ubicación dentro del material o estructura. Otras ventajas son que es mecánicamente robusto y que sus propiedades eléctricas son isotrópicas, o las mismas en todas las direcciones.
Para Schumacher, un investigador de ingeniería estructural que prevé utilizar la técnica en estructuras en servicio, los principales beneficios de la nueva técnica de detección son que se puede ampliar y que es relativamente económica, ya que no requiere una gran cantidadde nanotubos de carbono.
El documento reciente documenta la evaluación inicial del equipo de la metodología, primero mediante la introducción de daños bien definidos y luego la investigación de un escenario de daños más realista para mostrar la capacidad del enfoque para detectar daños por impacto en un laminado compuesto. Los mapas de EIT resultantesluego se compararon con inspección visual y termogramas tomados con una cámara infrarroja.
"Aunque encontramos algunos problemas con el tamaño de las grietas que se sobrestimó y sus formas no estaban bien representadas, en general nuestra metodología EIT pudo detectar el inicio del daño mucho antes de que fuera visible con termografía infrarroja", dice Schumacher.Estamos en el proceso de realizar mejoras en el algoritmo EIT para aumentar su precisión. Después de eso, planeamos demostrarlo en el laboratorio, con el objetivo de escalarlo para el monitoreo futuro de estructuras reales ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Delaware . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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