Контролирует ли это целостность зданий во время землетрясений или крыльев самолета во время полета, так называемые датчики напряжения становятся более важными для нашей безопасности. Но что, если сам датчик ломается?
Пара инженеров утверждает, что развила ответ на эту проблему: новый тип датчика напряжения, излечивающего себя, как только это повреждено.Напряжение является суммой, что объект протянут, согнут или искажен.
Слишком много напряжения и структура ломаются, который является плохими новостями, если та структура, оказывается, сохраняет здание вертикально или людей, летящих через воздух. Некоторые критические структуры имеют датчики для непрерывной регистрации напряжения, помещенного в различные пункты, все соединенные к центральному узлу, так, чтобы технический персонал мог контролировать его и области флага для ремонта, прежде чем любой серьезный ущерб будет нанесен.
Но как только сам датчик поврежден, ремонт не мог бы быть легким. Датчики могут быть помещены в часть структуры, не имеющей легкого доступа, как внутренняя часть крыла самолета, или даже включенный в бетон.
Один раствор является избыточностью, упаковывающей в большем количестве датчиков, чем необходимый, так, чтобы, если Вы идете, другой мог быть включен для занимания его места. Также инженеры попытались использовать более сложные «нейронные сети» датчиков, оценивающих напряжение в ломаемый датчик на основе чтений от других датчиков всюду по структуре.
Но любой раствор является компромиссом: нет все еще никакой информации, собираемой в неудавшемся датчике, который, ясно пострадав больше всего, является, вероятно, самым важным датчиком всех.Новый датчик самозаживления, разработанный Песней Кары Питерс и Янга Университета штата Северная Каролина в Роли, является раствором без компромиссов. Датчик состоит из оптоволокна с небольшим, промежутком полумиллиметра в середине, окруженной смолой. Из-за этого промежутка датчик ничего не может обнаружить.
Для формирования его исследователи блистают ультрафиолетовый луч вниз волокно, встречающее смолу и начинающее вылечивать ее в прозрачную нить полимера, путешествующую в том же направлении как луч. С разрывом, устраненным нитью, датчик становится функциональным.На практике такой датчик мог бы быть одним из многих всюду по структуре, все питаемые светом с помощью волоконной оптики, происходящей от центрального узла.
Ощущение работает с отдельным инфракрасным лучом, путешествующим вместе с ультрафиолетовым лучом в волокне и через нить полимера. Любое напряжение в местной структуре согнуло бы нить и позволило бы части инфракрасного света убегать. Путем регистрации суммы инфракрасного света, пропущенного через нить, датчик измеряет сумму местного напряжения.
И если нить сгибается так, что она ломается? Потоки смолы в перелом и ультрафиолетовый луч сталкиваются с ним еще раз и исправляют нить.Несмотря на то, что они не знают максимальное количество времен, их датчик может черноголовка, исследователи продемонстрировали, что это может сделать так по крайней мере пять раз и все еще работать. Но это – много, говорит Питерс. «В большинстве заявлений, которые мы предполагаем, датчику только было бы нужно к черноголовке несколько раз, потому что структура будет разработана для противостояния только некоторым [принесение убытков событий] перед контролем или неудачей».
Результаты издаются в проблеме этого месяца Умных Материалов и Структур.Ричард Вул, материаловед в университете Делавэра в Ньюарке называет датчик самозаживления «интересным понятием».
Но он отмечает, что та же идея могла иногда использоваться для создания структурного материала вокруг самозаживления датчика, оставляя датчик избыточным. Структурные пластмассы самозаживления уже развиваются, и ранее в этом году ученые сообщили о, излечивших ультрафиолетовый свет использования. «В великой схеме вещей самовосстановление датчика может быть излишеством», говорит Вул.Даже если датчики самозаживления действительно будут иметь рынок, то им будет нужна обработка. Двумя потенциальными проблемами являются развалины от поломки, мог бы забить смолу, или нить только частично ломается, ухудшая инфракрасный сигнал, не восстанавливая себя.
Исследователи не видели ни один из них на практике, как бы то ни было. Один недостаток, который видели Питерс и Песня, – то, что эти два волокна иногда становятся разрегулированными после перерыва, таким образом, новая нить не устраняет разрыв должным образом.
Дуэт все еще работает над способами обратиться к этому. «Это – продолжающееся исследование», говорит Питерс.