Anonim

Strain-deteksjon, karbon nanorør-infundert "stamme maling "

Vitenskap

Darren Quick

22. juni 2012

4 bilder

En nanorør-infisert maling oppfunnet ved Rice University tillater belastning å bli lest ved hjelp av et nær-infrarødt spektrometer

Mens trådløse sensorer for å oppdage belastningen på broer og bygninger, som for eksempel SenSpot, er enklere og billigere å installere enn innebygde kablede nettverk av sensorer, må de fortsatt være i fysisk kontakt med strukturen som overvåkes. Forskere ved Rice University har nå utviklet en ny type maling, infundert med karbonnanorør, som kunne gjøre det mulig å påkjenne materialer i bygninger, broer og fly uten å berøre materialet.

Den nanotube-infused maling, som risforskerne kaller "stammefarge", kommer på baksiden av tidligere kjemi professor Bruce Weisman, som i 2002 førte til funnet at karbonnanorør er fluorescerende og deres fysiske og kjemiske egenskaper kunne avsløres ved hjelp av optisk instrumentering.

Fordi nanobuksfluorescens viser store forutsigbare bølgelengdeforskyvninger når karbonnanorørene deformeres ved spenning eller kompresjon, kan spenningsmaling gi et klart bilde av belastningen som utøves på et materiale som det er blitt belagt på. I motsetning til den samme nanotube-infunderte smarte maling utviklet ved University of Strathclyde i Glasgow som er avhengig av tilkobling av elektroder, tillater belastningen å bli målt på et hvilket som helst sted og i alle retninger ved bruk av et håndholdt infrarødt spektrometer.

"For et fly, bruker teknikere vanligvis konvensjonelle strain gauges på bestemte steder på vingen og utsetter det for å tvinge vibrasjonstesting for å se hvordan det oppfører seg, " sa Satish Nagarajaiah, som samarbeidet med Weisman om å utvikle maling. "De kan bare gjøre dette på bakken og kan kun måle deler av en vinge i bestemte retninger og steder hvor belastningsmålerne er koblet til. Men med vår ikke-kontaktteknikk kunne de sikte mot laseren når som helst på vingen og få et strekningskort i alle retninger. "

Nagarajaiah sier at spenningsmaling kan også tilpasses med multifunksjonelle egenskaper for spesifikke applikasjoner - som en beskyttende film for å forhindre korrosjon av det underliggende materialet, for eksempel. Det er også klart, noe som betyr at det ikke vil påvirke materialets utseende.

Forskerne sier at belastningsmaling fortsatt trenger ytterligere utvikling før den kan bringes til markedet, både når det gjelder å optimalisere sammensetningen og forberedelsen, og finne den beste måten å bruke den på overflater. Og disse fabrikasjons- og ingeniørspørsmålene må tas opp før du går videre til utviklingen av bærbare utlæsningsinstrumenter. Imidlertid tror de alle disse problemene kan løses og konstruksjon av en håndholdt optisk belastningsleser bør være relativt enkel.

"Det er allerede ganske kompakte infrarøde spektrometre som kan bli batteridrevet, " sa Weisman. "Miniatyrlasere og optikk er også lett tilgjengelig. Så det ville ikke kreve oppfinnelsen av ny teknologi, bare å kombinere komponenter som allerede eksisterer. Jeg er sikker på at hvis det var et marked, kunne avlesingsutstyret bli miniatyrisert og pakket. Det er ikke science fiction. "

Rice teamets studie ble publisert i American Chemical Society journal Nano Letters . Forskerne forklarer sitt arbeid i følgende video.

Kilde: Rice University

En nanorør-infisert maling oppfunnet ved Rice University tillater belastning å bli lest ved hjelp av et nær-infrarødt spektrometer

Rice University professor Bruce Weisman introduserte ideen om belastning maling for å finne svakheter i materialer med dette lysbildet fra en presentasjon til NASA i 2010 (Foto: Bruce Weisman / Rice University)

Polarisert lys fra en laser og et nær-infrarødt spektrometer kunne lese nivåer av belastning i et materiale belagt med nanorør-infisert maling oppfunnet ved Rice University (Foto: Bruce Weisman / Rice University)

Rice Professorer Bruce Weisman og Satish Nagarajaiah, forsker Sergei Bachilo og utdannet student Venkata Srivishnu Vemuru; og Paul Withey, en lektor i fysikk ved University of Houston - Clear Lake (Foto: Tommy LaVergne / Rice University)

Anbefalt Redaksjonens