グラフェンナノプレートレットとマルチスケール複合材料強化に基づくひずみセンシング

構造ヘルスモニタリング（SHM）があるため構造^1-3の残りの寿命を知る必要のますます重要になってきています。今日では、このような洋上風力発電プラント、保守作業におけるより高いリスクにリードだけでなく、より大きなコスト^2-4のようなアクセスの場所に難しいです。セルフセンシング材料が原因で自己監視歪みや損傷⁵の能力にSHMの分野での可能性のうちの1つを構成しています。

風力タービンの場合には、ブレードは、一般に、電気的に絶縁体であるガラス繊維/エポキシ複合材料で製造されます。この複合材料に自己検出特性を付与するために、歪み及び損傷を受けやすい固有の電気回路網を作成する必要があります。過去数年の間に、このような銀ナノワイヤ^6,7、カーボンナノチューブ^{（CNT）8-10、}およびグラフェンのナノプレートレット（の^GNP）11-13のような導電性ナノ粒子の取り込みこの電気ネットワークを作成するために検討されています。これらのナノ粒子は、ポリマーマトリックス中に、ガラス繊維織物^14をコーティング^することにより、フィラーとしてのシステムに組み込むことができます。これらの材料は、他の産業分野に、 すなわち、航空宇宙、自動車、土木⁵適用することができ、コーティングされたファブリックは、生体力学アプリケーション^7,15スマート材料として使用することができます。

これらのセンサのピエゾ抵抗は、3つの異なる寄与することによって達成されます。最初の貢献は、ナノ粒子の固有ピエゾ抵抗です。構造体の歪みは、ナノ粒子の電気伝導度が変化します。しかし、主な寄与が原因重なるもの⁹との間の接触面積の変化により、隣接するナノ粒子間の距離の修正によるトンネル抵抗変化、および電気的な接触抵抗です。このピエゾ抵抗が高い場合には、2Dのn電気ネットワークは、幾何学的な変化や不連続^、16優れた大きさの、通常1順に高い感受性を提示するためanoparticlesは1Dナノ粒子に比べてナノフィラーとして使用されています。

2Dアトミック文字¹⁷と高い導電性^18,19に、グラフェンナノプレートレットは、強化された感度で自己のセンサーを得るために、マルチスケール複合材料のナノ補強剤としてこの作業で選択されています。複合材料へのGNPを組み込むには、2つの異なる方法が感知メカニズムと感度が異なる可能性を解明するために研究されています。