Штамм зондирования на основе Многомасштабное композитных материалов, армированных с графеновых нанопластинок

Структурный мониторинг состояния здоровья (ГИМ) приобретает все большее значение из – за необходимости знать оставшуюся жизнь структур ^1-3. В настоящее время, труднодоступных местах, таких как морских ветровых установок, приводят к более высокому риску в операциях по техническому обслуживанию, а также больших затрат на ^2-4. Self-зондирования материалы представляют собой одну из возможностей в области ТИМ из – за их способности самоконтроля деформации и повреждения ^5.

В случае ветровых турбин, лопатки, как правило, производятся в Стекловолокно / эпоксидных композиционных материалов, которые электрически изоляторы. Для придания автомодельных Чувствительный свойства этого композитного материала, внутренняя электрическая сеть восприимчива к процедите и повреждения должен быть создан. В течение последних нескольких лет, включение проводящих наночастиц , таких как серебро нанопроводов ^6,7, углеродных нанотрубок (УНТ) ^8-10 и графеновых нанопластинок (ГНПС) ^11-13было изучено, чтобы создать эту электрическую сеть. Эти наночастицы могут быть включены в систему в качестве наполнителя в полимерную матрицу , или путем нанесения на стеклоткань ^14. Эти материалы могут быть также применены к другим промышленным полей, т.е. аэрокосмической, автомобильной и гражданского строительства ^5, и ткани с покрытием могут быть использованы в качестве смарт – материалов в биомеханических приложений ^7,15.

Piezoresistivity этих датчиков достигается за счет трех различных взносов. Первый вклад является внутренней piezoresistivity наночастиц; деформация структуры изменяет электропроводность наночастиц. Тем не менее, основной вклад изменения в туннеле электрического сопротивления, в связи с изменениями в расстояний между соседними наночастицами, и электрическое сопротивление контакта, из – за изменений в зоне контакта между вышележащих из них ^9. Это piezoresistivity выше, когда 2D пanoparticles используются в качестве нанонаполнителя по сравнению с наночастицами 1D , так как электрическая сеть представляет собой более высокую восприимчивость к изменениям геометрических и разрывами, как правило , на порядок превосходящей ^16.

В связи с 2D атомным характером ¹⁷ и высокой электропроводности ^18,19, графено- нанопластинок были выбраны в этой работе в качестве нано-подкреплением многомасштабных композиционных материалов , с тем чтобы обеспечить самодостаточность датчики с повышенной чувствительностью. Два разных способа, чтобы включить ГНПС в композиционном материале изучаются с целью выяснения возможных различий в чувствительных механизмов и чувствительности.