ارائه ترکیبی برای شناسایی سریع مشکلات بدنه هواپیما

به گزارش تین نیوز به نقل از ایسنا، محققان اسکولتک ترکیبی از مواد کامپوزیت پلیمری با حسگر دوبعدی را ایجاد کرده اند که برای تشخیص مشکلات بدنه هواپیما ایده آل است. این ترکیب با موفقیت برای آزمایش یکپارچگی ساختاری استفاده شده است. این فناوری جدید می تواند برای ساخت سازه های بزرگ مختلف مانند بال هواپیما، پره های توربین بادی و دهانه پل که در حال حاضر از کامپوزیت های پلیمری ساخته می شوند، استفاده شود.

لایه ای از نانولوله های کربنی که این تیم بین لایه های تقویت شده با الیاف کامپوزیت قرار داده اند، به قدری نازک است که افزودن حسگر دوبعدی بر ضخامت یا طراحی کلی پوسته هواپیما یا قسمت های دیگر تأثیری نمی گذارد.

عیوب قطعات هواپیما را می توان بر اساس تغییرات رسانایی الکتریکی این لایه تشخیص داد و حتی می توان در حین پرواز آن را اندازه گیری کرد. این روش که توموگرافی امپدانس الکتریکی نامیده می شود، جایگزینی کارآمدتر و کم هزینه تر برای حسگرهای فیبر نوری است.

تشخیص زودهنگام عیوب در یک قطعه کامپوزیت پلیمری، مانند بال هواپیما یا کف قایق بادبانی، توسط حسگرهای این ترکیب تضمین می شود. تغییر در سیگنال حسگر نشان دهنده ترک خوردگی یا لایه لایه شدن است که رایج ترین خرابی ها در کامپوزیت های پلیمری است.

حسگرهای فیبر نوری دارای چندین اشکال هستند. اولا، تجهیزات پردازش سیگنال در آنها گران است. دوم، این حسگرهای یک بعدی فقط می توانند نقص ها را در طول مسیر فیبر تشخیص دهند. سوم، حسگرهای فیبر نوری معمولا بر استحکام سازه تاثیر منفی دارند.

این کامپوزیت پلیمری شامل چندین لایه از الیاف کربن یا شیشه است که به رزین اپوکسی آغشته شده و با هم پخته شده است. قطر آنها ۵ تا ۱۰ میکرون است، در مقایسه با ۵۰ تا ۱۵۰ میکرون برای فیبرهای نوری، بسیار نازک هستند.  سرگئی آبایموف، محقق اصلی این پروژه می گوید: یکپارچه سازی این حسگر بدون به خطر انداختن استحکام مواد و ایجاد غلظت کرنش، کاری دلهره آور است. اما در مقیاس نانو این کار ساده تر است. یک نانولوله با ضخامت چند ده نانومتر از یک نخ معمولی بسیار نازک تر است، پس به خوبی می تواند در بدنه هواپیما وارد شود، بدون این که وزن و استحکام را تغییر دهد.

به نقل از ستاد نانو، در مطالعه قبلی، محققان نمونه ای از یک کامپوزیت اصلاح شده را ساختند و استحکام آن را آزمایش کردند و دریافتند که نانولوله ها نه تنها خواص مواد را کاهش ندادند، بلکه در واقع آنها را بهبود بخشیدند.

در مطالعه جدید خود، محققان این کامپوزیت و حسگر را آزمایش کردند و دریافتند که تغییر در سیگنال الکتریکی در لایه ای از نانولوله ها می تواند به یافتن نقص در کامپوزیت کمک کند. چنین حسگر دوبعدی پوشش بسیار گسترده تری نسبت به فیبر نوری یک بعدی دارد.