Deras smarta skinn avslöjar påfrestningarna

2018-11-20 11:11  
Foto: Satish Nagarajaiah Group/Weisman Research Group

I tester kunde en tunn film av kolnanotuber visa var aluminiumbalkar utsattes för störst påfrestningar. Forskarna tror att deras självlysande smarta skinn kan komma till användning inom flyg- och rymdindustrin.

Det har tagit många år från ax till limpa. Redan 2002 upptäckte forskare vid amerikanska Rice University att kolnanotuber har fluorescerande egenskaper. Senare kunde de konstatera att färgen förändrades beroende på hur mycket man sträckte på materialet. Det öppnade upp för ett applicerbart skikt som kan mäta påfrestningar.

Vid Rice arbetade Bruce Weisman och Satish Nagarajaiah på varsitt håll med idén att använda ramanspektroskopi för att översätta skiftningarna till användbara data kring påfrestningar. Forskarna slog sina påsar ihop och publicerade en beskrivning av ett ”smart skinn” – en film bestående av kolnanotuber under ett skyddande polymerlager.

Nu har de publicerat en andra avhandling i Journal of Structural Engineering, som beskriver resultatet av deras tester med det smarta skinnet. De fluorescerande egenskaperna kan avslöja punkter som utsätts för påfrestningar över hela ytan eller ned på mikroskopisk nivå. Påfrestningen visar sig som en förändring i våglängden nära infrarött, som mäts med en handhållen läsare.

– I våra inledande filmer var nanotub-sensorerna hopblandade med polymeren. Nu när vi har vi separerat sensor- och skyddslagret så är utslaget från nanotuberna tydligare och vi kan skanna med mycket högre upplösning. Det gör att vi snabbt kan samla in stora mängder data, säger Satish Nagarajaiah till Science Daily.

Filmens två lager är bara några mikrometer tjock, en bråkdel av ett hårstrå. Forskarna testade att applicera den på aluminiumbalkar. De kunde då se en enorm skillnad vid påfrestning, och lärde sig snabbt vilka punkter som är mest utsatta.

– Vi kan applicera filmen på de områdena och skanna dem vid ett hälsosamt tillstånd, och sedan efter exempelvis en jordbävning gå tillbaka och skanna på nytt för att se hur kraftfördelningen har förändrats, och huruvida konstruktionen är utsatt för risk, säger han.

Forskarna tror att det smarta skinnet kan komma till användning inom flygindustrin, exempelvis för att testa jetmotorer – samt rymdindustrin, eller i bärande element under utvecklingsfas. I testerna gjorde de mätningar med 1 millimeters mellanrum, men Satish Nagarajaiah berättar att man kan gå ned 20 gånger i skala om det behövs – utan att förlora i känslighet. Det är långt mer avancerat än existerande mätmetoder.

John Edgren

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Debatt