Name: Strain Sensing Gebaseerd op Multiscale Composite Materials versterkt met Grafeen Nanoplatelets (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 38 s
Description: Leer zelfsensorische composietmaterialen maken met grafeen nanoplatelets voor structurele gezondheidsmonitoring. Deze methode detecteert real-time spanning en schade in offshore windturbines en biomechanische toepassingen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs willen graag naar het Ministerio de Economía y Competitividad Spanje Government (Project MAT2013-46695-C3-1-R) en Comunidad de Madrid Overheid (P2013 / MIT-2862) te erkennen.

1. Voorbereiding van de gefunctionaliseerde grafeen Nanoplatelet gevulde epoxy voor Multiscale composietmaterialen <ol><li> Verspreiden gefunctionaliseerde grafeen nanoplatelets (f-BNP) in de epoxyhars. <ol><li> Weeg 24,00 g f-BNP een 12 gew% van de uiteindelijke nanocomposiet materiaal te bereiken in een afvoerbuis zuurkast. </li><li> Voeg 143,09 g bisfenol A diglycidyl ether (DGEBA) monomeer en handmatig mengen tot homogeniteit. </li><li> De verspreiding van de f-BNP in het monomeer door een Twee stappen methode, die combineert sonde sonicatie en kalanderen verwerkt 20. <ol><li> Ultrasone trillingen van het mengsel bij 50% van de amplitude en een cyclus van 0,5 seconde tot 45 minuten. </li><li> Toepassen 3 cycli van kalanderen met een walsspleet van 5 urn en toenemende rol snelheid per cyclus: 250 rpm, 300 rpm en 350 rpm. </li><li> Weeg het mengsel van f-BNP / monomeer na het voltooien van dispersie. </li></ol></li><li> Ontgas de f-bnp / monomeermengsel under vacuüm en magnetisch roeren bij 80 ° C gedurende 15 minuten. </li><li> Weeg en voeg de verharder in een gewichtsverhouding van 100: 23 (monomeer: ​​verharder) handmatig roer tot het bereiken homogeniteit. </li></ol></li></ol> 2. Coating van het glasweefsel met Gefunctionaliseerde Grafeen Nanoplatelet Gevuld Sizing (schorsing) voor Meerschalige composietmaterialen <ol><li> Verspreiden gefunctionaliseerde grafeen nanoplatelets in de maatvoering. <ol><li> Weeg 7,5 g van f-BNP, die nodig zijn om een ​​5 gew% te halen hoeveelheid, tot 142,5 g oplosmiddel (sizing / gedestilleerd water, aangegeven in 2.1.2) in een afvoerbuis zuurkast. </li><li> Bereid het mengsel van de f-BNP en van de dimensionering verdund met gedestilleerd water (1: 1 gew) in de afvoerbuis zuurkast. Zodra het gedistilleerd water is toegevoegd, voert het werk buiten de afvoerbuis zuurkast. </li><li> Verspreiden de BNP door probe sonicatie gedurende 45 minuten bij 50% amplitude en een cyclus van 0,5 sec. </li></ol></li><li> De vacht van de glass stof met de f-BNP gevuld maatvoering. <ol><li> Met schaar geschikt voor weefsel snijden, knippen 14 lagen glasweefsel met afmetingen van 120 х 120 mm 2 en smeer ze met het mengsel van f-BNP en dimensionering (2.1.3) door dompelen (een onderdompeling) met een dip coater in de f-BNP gevuld maatvoering. </li><li> Droog de f-BNP gecoat glasweefsel in een vacuümoven bij 150 ° C gedurende 24 uur zoals vermeld in de technische bladen van de fabrikant. </li></ol></li></ol> 3. Productie van Multiscale Composite Materials <ol><li> Fabricage f-BNP / epoxy composietmaterialen. <ol><li> Na ontgassen van het mengsel, houdt de f-BNP epoxy hars onder magnetisch roeren bij 80 ° C voor het productieproces. </li><li> Plaats de 14 lagen van het glasweefsel in een oven bij 80 ° C. </li><li> U kunt ook plaats een laag van de f-BNP epoxy en een laag van glasvezel weefsel (14 lagen) sequentially met de hand op een metalen plaat met behulp van een door de luchten roller na het plaatsen van elk glas stoflaag. <ol><li> Gebruik een schaar te knippen en plaats de anti-hechtende polymeerfilm (120 х 120 mm 2) op een stalen plaat. </li><li> Breng een laag van de f-BNP / epoxy mengsel op het anti-hechtende polymeerfilm met een borstel. Leg een laag glasvezelweefsel. Let op het belang van de dekking van het gebied van de f-bnp / epoxy regio en afstemming van de verschillende lagen stof. Verwijder het compacte en de lagen via een met de roller luchten. </li><li> Herhaal stap 3.1.3.2 totdat voltooien van alle lagen van het laminaat. </li><li> Breng een laatste laag van de f-BNP / epoxy mengsel met borstel en bedekken het laminaat met een andere laag van anti-hechtende polymeerfilm. </li></ol></li><li> Zodra alle weefsellagen het zijn opgestapeld, harden het laminaat in een hete plaat pers bij 140 ° C gedurende 8 uur met toenemende druk tot 6 bar. </li><li> Extract het geharde laminaat van de hete plate drukt. </li></ol></li><li> Fabricage f-BNP / glasvezel composiet materialen door middel van vacuüm bijgestaan hars infusie molding (VARIM). <ol><li> Bereid de metalen plaat waar de VARIM zal worden uitgevoerd. <ol><li> Reinig de stalen plaat oppervlak met aceton. </li><li> Plaats de anti-hechtende polymeerfilm op de stalen plaat. </li></ol></li><li> Plaats de sequentie van F-BNP gecoat glasweefsel (14 lagen met afmetingen 120 х 120 mm 2) op de plaat. Zorg ervoor dat de lagen stof visueel en op de tast zijn uitgelijnd. </li><li> Verzegel de vacuümzak met afdichttape voor VARIM proces voorverwarmen het systeem op 80 ° C in een oven. </li><li> Ontgas de DGEBA monomeer onder vacuüm en magnetisch roeren bij 80 ° C gedurende 15 minuten. Voeg de verharder in een gewichtsverhouding van 100: 23 (monomeer: ​​verharder) en roer tot het bereiken homogeniteit. </li><li> Voeg de epoxyhars bij 80 ° C met een vacuümpomp verbonden met de vacuümzak met polymeerbuis dienovereenkomstig glasweefsel paal volledig opgevuld door de epoxy hars te harden en het laminaat in een oven bij 140 ° C gedurende 8 uur. </li><li> Extraheer het geharde laminaat uit de oven en verwijder de vacuümzak en hulpmateriaal. </li></ol></li></ol> 4. Voorbereiding van de monsters voor Strain sensoren Tests <ol><li> Monsters machine (Computer Numerical Control - CNC freesmachine) meerschalige laminaten de vereiste dimensie buig- proeven volgens de ASTM D790-02 21 of kristal textielweefsel 10 mm breed om de spanning gevoeligheid van de f-BNP beklede bestuderen stof. OPMERKING: Monsters worden bevestigd op de bewerking tafel met plakband en bewerkt met de volgende parameters: toevoersnelheid van 500 mm / min, stationair toerental van 5000 min -1 en diepte stappen van 0,1 mm. </li><li> zorgvuldig reinigen oppervlak van de bewerkte monsters met aceton om stof te verwijderen. </li><li> Paint lijnen van zilver (acryl geleidende verf) ophet oppervlak van de materialen afstand 20 mm uit elkaar om de elektrische contactweerstand minimaliseren en zich koperdraden het natte zilverlijnen als elektroden voor het meten van de elektrische weerstand tijdens de tests te vergemakkelijken. LET OP: Elektrische contactpunten bevinden zich aan beide vlakken: compressie oppervlakken en trek onderworpen oppervlakken. </li><li> Zodra de zilveren verf droog is, zet de elektrische contacten met smeltlijm elektrisch contact onthechting te voorkomen. </li></ol> 5. Het testen van de Strain Sensor <ol><li> Analyseer het elektrisch gedrag van sensoren onder buig- belastingen (driepunts buigproef). <ol><li> Meet de breedte en dikte proefstuk met een dikte. </li><li> Stel het model in de mechanische testmachine met de buig- testconfiguratie. </li><li> Stel de testsnelheid (gecontroleerd door stam) tot 1 mm / min en de startpositie dat de aanvankelijke lengte van het monster definieert. </li><li> Sluit deelektrische contacten op de multimeter. Meet de elektrische weerstand tussen elke twee aangrenzende elektrische contacten zoals is aangegeven in figuur 1. </li><li> Run buiging testen en controleren de elektrische weerstand gelijktijdig om variaties als gevolg van de geïnduceerde spanning in het monster te bestuderen. </li><li> Herhaal alle stappen gedurende ten minste 3 monsters van f-BNP / epoxy en f-BNP / glasvezel composiet materialen om de elektrisch gedrag van de samengestelde materialen te bevestigen. </li></ol></li></ol><img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/54512/54512fig1.jpg" /> Figuur 1. Elektrische contactpunten opstelling in buig- proeven meerschalige composietmaterialen. Koperen elektroden zijn bevestigd aan het oppervlak van composietmaterialen met lijnen van zilver verf (grijs) teneinde de elektrische contactweerstand minimaliseren. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54512/54512fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier</a>voor een grotere versie van deze figuur te bekijken. <ol start="2"><li> Analyseer f-BNP / glasweefsel als stam sensoren van menselijke bewegingen. <ol><li> Monitor vinger buigen. <ol><li> Attach glasweefsel banden voor elk van de vingers van een nitril handschoen met smeltlijm op het inwendige oppervlak zoals aangegeven in figuur 2. </li><li> Herhaal stap 5.1.4, maar het meten van de elektrische weerstand van de contacten die op dezelfde vinger. </li><li> Start de sequentie van vinger buigen te controleren en meten van de elektrische weerstand tijdens vingers buigen. De sequentie van de vinger buigen in dit geval: (1) thumb, (2) index, (3) middelvinger, (4) ringvinger, (5) alle vingers gelijktijdig en (6) rij buigen (hogere snelheid ): (1), (2), (3), (4), (4), (3), (2) en (1). </li></ol></li></ol></li></ol><img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/54512/54512fig2.jpg" /> Figuur2. Plaats van f-BNP / glasvezel stroken aan de binnenkant van de vingers van een nitril handschoen te controleren vingers buigen. Zodra het glasvezelweefsel is gecoat en gedroogd, band 10 mm breed gesneden en bevestigd aan de verschillende vingers van een handschoen met het doel van de controle op de vinger te buigen en bevestigen de levensvatbaarheid van de hierboven beschreven protocol. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54512/54512fig2large.jpg" target="_blank">klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>

<ol><li>Farrar, C. R., Worden, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+introduction+to+structural+health+monitoring%5BTitle%5D)+AND+%22Philos+Trans+Math+Phys+Eng+Sci%22%5BJournal%5D)">An introduction to structural health monitoring.</a> Philos Trans Math Phys Eng Sci. 365, 303-315 (2007).</li>
<li>Lorenzo, E. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+Health+Monitoring+challenges+on+the+10-MW+offshore+wind+turbine+model%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Conf+Ser%22%5BJournal%5D)">Structural Health Monitoring challenges on the 10-MW offshore wind turbine model.</a> J Phys Conf Ser. 628, 012081(2015).</li>
<li>Braga, D. F. O. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+design+for+lightweight+structures%3A+Review+and+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Aerosp+Sci%22%5BJournal%5D)">Advanced design for lightweight structures: Review and prospects.</a> Prog Aerosp Sci. 69, 29-39 (2014).</li>
<li>Garcìa Márquez, F. P., Tobias, A. M., PinarPérez, J. M., Papaelias, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Condition+monitoring+of+wind+turbines%3A+Techniques+and+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Renew+Energy%22%5BJournal%5D)">Condition monitoring of wind turbines: Techniques and methods.</a> Renew Energy. 46, 169-178 (2012).</li>
<li>Chung, D. D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-monitoring+structural+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Sci+Eng+R+Reports%22%5BJournal%5D)">Self-monitoring structural materials.</a> Mater Sci Eng R Reports. 22, 57-78 (1998).</li>
<li>Kandare, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+the+through-thickness+thermal+and+electrical+conductivity+of+carbon+fibre%2Fepoxy+laminates+by+exploiting+synergy+between+graphene+and+silver+nano-inclusions%5BTitle%5D)+AND+%22Compos+Part+A+Appl+Sci+Manuf%22%5BJournal%5D)">Improving the through-thickness thermal and electrical conductivity of carbon fibre/epoxy laminates by exploiting synergy between graphene and silver nano-inclusions.</a> Compos Part A Appl Sci Manuf. 69, 72-82 (2015).</li>
<li>Amjadi, M., Pichitpajongkit, A., Lee, S., Ryu, S., Park, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+stretchable+and+sensitive+strain+sensor+based+on+silver+nanowire-elastomer+nanocomposite%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Highly stretchable and sensitive strain sensor based on silver nanowire-elastomer nanocomposite.</a> ACS Nano. 8, 5154-5163 (2014).</li>
<li>Alamusi, H. N., Fukunaga, H., Atobe, S., Liu, Y., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoresistive+strain+sensors+made+from+carbon+nanotubes+based+polymer+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Piezoresistive strain sensors made from carbon nanotubes based polymer nanocomposites.</a> Sensors. 11, 10691-10723 (2014).</li>
<li>Njuguna, M. K. K., Yan, C., Hu, N., Bell, J. M. M., Yarlagadda, P. K. D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sandwiched+carbon+nanotube+film+as+strain+sensor%5BTitle%5D)+AND+%22Compos+Part+B+Eng%22%5BJournal%5D)">Sandwiched carbon nanotube film as strain sensor.</a> Compos Part B Eng. 43, 2711-2717 (2012).</li>
<li>Liu, Y., Rajadas, A., Chattopadhyay, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+biomimetic+structural+health+monitoring+approach+using+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22JOM%22%5BJournal%5D)">A biomimetic structural health monitoring approach using carbon nanotubes.</a> JOM. 64, 802-807 (2012).</li>
<li>Eswaraiah, V., Balasubramaniam, K., Ramaprabhu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functionalized+graphene+reinforced+thermoplastic+nanocomposites+as+strain+sensors+in+structural+health+monitoring%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Chem%22%5BJournal%5D)">Functionalized graphene reinforced thermoplastic nanocomposites as strain sensors in structural health monitoring.</a> J Mater Chem. 21, 12626-12628 (2011).</li>
<li>Chiacchiarelli, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+irreversible+and+reversible+phenomena+in+the+piezoresistive+behavior+of+graphene+epoxy+nanocomposites+applied+to+structural+health+monitoring%5BTitle%5D)+AND+%22Compos+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">The role of irreversible and reversible phenomena in the piezoresistive behavior of graphene epoxy nanocomposites applied to structural health monitoring.</a> Compos Sci Technol. 80, 73-79 (2013).</li>
<li>Le, J., Du, H., Dai, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+2D+Graphene+Nanoplatelets+%28GNP%29+in+cement+composites+for+structural+health+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22Compos+Part+B%22%5BJournal%5D)">Use of 2D Graphene Nanoplatelets (GNP) in cement composites for structural health evaluation.</a> Compos Part B. 67, 555-563 (2014).</li>
<li>Ren, X., Burton, J., Seidel, G. D., Lafdi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computational+multiscale+modeling+and+characterization+of+piezoresistivity+in+fuzzy+fiber+reinforced+polymer+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Solids+Struct%22%5BJournal%5D)">Computational multiscale modeling and characterization of piezoresistivity in fuzzy fiber reinforced polymer composites.</a> Int J Solids Struct. 54, 121-134 (2015).</li>
<li>Park, M., Park, J., Jeong, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+conductive+composite+elastomers+for+stretchable+electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Today%22%5BJournal%5D)">Design of conductive composite elastomers for stretchable electronics.</a> Nano Today. 9, 244-260 (2014).</li>
<li>Kim, Y. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+piezoresistive+nano+smart+hybrid+material+based+on+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Preparation of piezoresistive nano smart hybrid material based on graphene.</a> Curr Appl Phys. 11, S350-S352 (2011).</li>
<li>Sadeghi, M. M., Pettes, M. T., Shi, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+transport+in+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Solid+State+Commun%22%5BJournal%5D)">Thermal transport in graphene.</a> Solid State Commun. 152, 1321-1330 (2012).</li>
<li>Potts, J. R., Dreyer, D. R., Bielawski, C. W., Ruoff, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene-based+polymer+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Graphene-based polymer nanocomposites.</a> Polymer. 52, 5-25 (2011).</li>
<li>Zaman, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+facile+approach+to+chemically+modified+graphene+and+its+polymer+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">A facile approach to chemically modified graphene and its polymer nanocomposites.</a> Adv Funct Mater. 22, 2735-2743 (2012).</li>
<li>Moriche, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphological+changes+on+graphene+nanoplatelets+induced+during+dispersion+into+an+epoxy+resin+by+different+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Compos+Part+B+Eng%22%5BJournal%5D)">Morphological changes on graphene nanoplatelets induced during dispersion into an epoxy resin by different methods.</a> Compos Part B Eng. 72, 199-205 (2015).</li>
<li>ASTM International. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22ASTM+D790-15e2%2C+Standard+Test+Methods+for+Flexural+Properties+of+Unreinforced+and+Reinforced+Plastics+and+Electrical+Insulating+Materials%22">ASTM D790-15e2, Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials</a>. , West Conshohocken, PA. 
 <a target="_blank" href="http://www.astm.org/cgi-bin/resolver.cgi, ">http://www.astm.org/cgi-bin/resolver.cgi, </a> D790(2015).</li>
<li>Gong, S., Zhu, Z. H., Meguid, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+nanotube+agglomeration+effect+on+piezoresistivity+of+polymer+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Carbon nanotube agglomeration effect on piezoresistivity of polymer nanocomposites.</a> Polymer. 55, 5488-5499 (2014).</li>
<li>Zhao, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-sensitive+strain+sensors+based+on+piezoresistive+nanographene+films%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">Ultra-sensitive strain sensors based on piezoresistive nanographene films.</a> Appl Phys Lett. 101, 063112(2012).</li>
<li>Galpaya, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+fabrication+and+characterization+of+graphene-polymer+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Graphene%22%5BJournal%5D)">Recent advances in fabrication and characterization of graphene-polymer nanocomposites.</a> Graphene. 1, 30-49 (2012).</li>
<li>Kanoun, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+Carbon+Nanotube+Films+for+High+Performance+Strain+Sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Flexible Carbon Nanotube Films for High Performance Strain Sensors.</a> Sensors. 14, 10042-10071 (2014).</li>
<li>Zaman, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epoxy%2Fgraphene+platelets+nanocomposites+with+two+leves+of+interface+strength%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Epoxy/graphene platelets nanocomposites with two leves of interface strength.</a> Polymer. 52, 1603-1611 (2011).</li>
<li>Chu, K., Li, W. S., Dong, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+graphene+waviness+on+the+thermal+conductivity+of+graphene+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+A%22%5BJournal%5D)">Role of graphene waviness on the thermal conductivity of graphene composites.</a> Appl Phys A. 111, 221-225 (2013).</li>
<li>Monti, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphology+and+electrical+properties+of+graphene-epoxy+nanocomposites+obtained+by+different+solvent+assisted+processing+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Compos+Part+A%22%5BJournal%5D)">Morphology and electrical properties of graphene-epoxy nanocomposites obtained by different solvent assisted processing methods.</a> Compos Part A. 46, 166-172 (2013).</li>
<li>Moazzami Gudarzi, M., Sharif, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+dispersion+and+bonding+of+graphene-polymer+through+wet+transfer+of+functionalized+graphene+oxide%5BTitle%5D)+AND+%22Express+Polym+Lett%22%5BJournal%5D)">Enhancement of dispersion and bonding of graphene-polymer through wet transfer of functionalized graphene oxide.</a> Express Polym Lett. 6, 1017-1031 (2013).</li>
<li>Fan, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication%2C+mechanical+properties+and+biocompatibility+of+graphene-reinforced+chitosan+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Fabrication, mechanical properties and biocompatibility of graphene-reinforced chitosan composites.</a> Biomacromolecules. 11, 2345-2351 (2010).</li>
<li>Teomete, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transverse+strain+sensitivity+of+steel+fiber+reinforced+cement+composites+tested+by+compression+and+split+tensile+tests%5BTitle%5D)+AND+%22Constr+Build+Mater%22%5BJournal%5D)">Transverse strain sensitivity of steel fiber reinforced cement composites tested by compression and split tensile tests.</a> Constr Build Mater. 55, 136-145 (2014).</li>
<li>Nauman, S., Cristian, I., Koncar, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+Application+of+Fibrous+Piezoresistive+Sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Simultaneous Application of Fibrous Piezoresistive Sensors.</a> Sensors. 11, 9478-9498 (2011).</li>
<li>Han, B., Ding, S., Yu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intrinsic+self-sensing+concrete+and+structures+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Measurement%22%5BJournal%5D)">Intrinsic self-sensing concrete and structures A review.</a> Measurement. 59, 110-128 (2015).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Self-sensor eigenschappen van nanoreinforced composietmaterialen door het elektriciteitsnet door de f-BNP door de epoxy matrix en langs de glasvezels, die gemodificeerd wanneer spanning wordt geïnduceerd. Dispersie van het f-BNP, is het belangrijk omdat het elektrisch gedrag van de sensoren sterk afhankelijk van de microstructuur van het materiaal. Hier presenteren we een geoptimaliseerde procedure om een ​​goede dispersie van het BNP in de epoxy matrix bereiken en rimpelen van de nanodeeltjes, die het nadeel van de ele...

Structural health monitoring (SHM) is steeds belangrijker geworden vanwege de noodzaak om de resterende levensduur van constructies 1-3 kennen. Tegenwoordig moeilijk toegankelijke plaatsen, zoals offshore windturbines, leiden tot hogere risico&#39;s bij onderhoudswerkzaamheden, alsmede hogere kosten 2-4. Self-sensing materialen vormen een van de mogelijkheden op het gebied van SHM vanwege hun vermogen van zelf-controle stam en schade 5. Bij windturbines worden blades algemeen vervaardigd in glasvezel / epoxy composiet materialen, die elektrisch isolatoren zijn. Om zelf-sensing eigenschappen verlenen tegen dit composietmateriaal een intrinsieke elektriciteitsnet gevoelig voor stam en beschadiging moet worden gemaakt. In de afgelopen jaren, de integratie van geleidende nanodeeltjes zoals zilver nanodraden 6,7, koolstof nanobuisjes (CNT) 8-10, en grafeen nanoplatelets (BNP) 11-13is bestudeerd om deze elektrische netwerk. Deze nanodeeltjes kunnen in het systeem als vulstof in de polymeermatrix of door bekleden van het glasvezelweefsel 14 worden opgenomen. Deze materialen kunnen ook worden toegepast op andere industriële gebieden, dat wil zeggen, luchtvaart, automobiel en openbare werken 5 en gecoate stoffen kan worden gebruikt als slimme materialen biomechanische toepassingen 7,15. Piezoresistivity van deze sensoren wordt bereikt door drie verschillende geschreven. De eerste bijdrage is de intrinsieke piezoresistivity van de nanodeeltjes; een stam van de structuur verandert de elektrische geleidbaarheid van de nanodeeltjes. De belangrijkste bijdragen veranderingen in elektrische weerstand tunnel, door veranderingen in afstand tussen naburige nanodeeltjes en elektrische contactweerstand, door variaties in het contactvlak tussen overliggende degenen 9. Dit piezoresistivity is hoger wanneer 2D nanoparticles worden gebruikt als nanofiller opzichte 1D nanodeeltjes omdat het elektrische netwerk vormt een hogere gevoeligheid voor geometrische veranderingen en discontinuïteiten, gewoonlijk een orde van grootte hogere 16. Door het 2D atomaire karakter 17 en de hoge elektrische geleidbaarheid 18,19 zijn grafeen nanoplatelets geselecteerd in dit werk de nano-bekrachtiger meerschalige samengestelde materialen om zelf sensoren te verkrijgen met verbeterde gevoeligheid. Twee verschillende manieren om de BNP nemen in het composietmateriaal bestudeerd om mogelijke verschillen in sensormechanismen en gevoeligheid helderen.

<table><tbody><tr><td>Grafeen Nanoplatelets</td><td>XGScience</td><td>M25</td><td>NA</td></tr><tr><td>Epoxyhars&nbsp;</td><td>Huntsman</td><td>Araldite LY556</td><td>NA</td></tr><tr><td>XB3473</td><td>NA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Probe sonication</td><td>Hielscher&nbsp;</td><td>UP400S&nbsp;</td><td>NA</td></tr><tr><td>Driewalsenmolen</td><td>Exakt</td><td>Exakt 80E (Exakt GmbH)</td><td>NA</td></tr><tr><td>Glasvezelweefsel</td><td>Hexcel</td><td>HexForce &reg; 01031 1000 TF970 E UD 4H&nbsp;</td><td>NA</td></tr><tr><td>Heetpers</td><td>Fontijne&nbsp;</td><td>Fontijne LabEcon300</td><td>NA</td></tr><tr><td>Sizing</td><td>Nanocyl</td><td>SizicylTM</td><td>NA</td></tr><tr><td>Multimeter</td><td>Alava Ingenieros</td><td>Agilent 34410A&nbsp;</td><td>NA</td></tr><tr><td>Spanningsmeters</td><td>Vishay</td><td>Micro-Measurement (MM&reg;) CEA-06-187UW-120&nbsp;</td><td>NA</td></tr><tr><td>Mechanische testmachine</td><td>Zwick</td><td>Zwick/Roell 100&nbsp;kN</td><td>NA</td></tr><tr><td>Geleidende zilververf</td><td>Monocomp</td><td>16062 &ndash; PELCO&reg; Geleidende Zilververf</td><td>NA</td></tr></tbody></table>

strain sensing gebaseerd op multiscale composite materials versterkt met grafeen nanoplatelets

Strain Sensing Based on Multiscale Composite Materials Reinforced with Graphene Nanoplatelets

De elektrische respons van NH 2 -functionalized grafeen nanoplatelets composietmaterialen onder druk werd bestudeerd. Twee verschillende fabricagemethoden voorgesteld op het elektriciteitsnet in dit werk te maken: (a) opname van de nanoplatelets in de epoxy matrix en (b) de bekleding van het glasweefsel met een dimensionering gevuld met dezelfde nanoplatelets. Beide soorten meerschalige composietmaterialen met een in-vlak elektrische geleidbaarheid van ~ 10 -3 S / m, vertoonde een exponentiële groei van de elektrische weerstand van de rek stijgt vanwege afstand tussen aangrenzende gefunctionaliseerd grafeen nanoplatelets en contact verliezen tussen overliggende degenen. De gevoeligheid van het materiaal tijdens het onderzoek geanalyseerd met behulp van de beschreven procedures, is hoger dan was commercieel verkrijgbaar rekstrookjes zijn. De voorgestelde procedures voor self-sensing van het composiet materiaal zou de structurele gezondheid van de monitor te vergemakkelijkening van de componenten in moeilijk toegankelijke kampeerplaatsen zoals offshore windmolenparken. Hoewel de gevoeligheid van de meerschalige composietmaterialen aanzienlijk hoger is dan die van metaalfolies gebruikt rekstrookjes, de waarde bereikt NH 2 gefunctionaliseerde grafeen nanoplatelets gecoate weefsels was bijna een orde van grootte beter. Dit resultaat toegelicht hun potentieel gebruik als intelligente stoffen menselijke bewegingen zoals buigen van de vingers of knieën controleren. Door het gebruik van de voorgestelde methode, zou de slimme stof onmiddellijk op te sporen het buigen en te herstellen onmiddellijk. Dit feit maakt nauwkeurige controle van de tijd van het buigen en de mate van buiging.

<html> Het protocol van twee verschillende materialen te verkrijgen is beschreven in de procedure. Het verschil is in de wijze waarop de nanoreinforcement opgenomen in het composietmateriaal met een elektrisch netwerk dat kan worden gebruikt om controle stam bereiken. De eerste methode bestaat uit het bekleden van een glasvezel weefsel met f-BNP sizing die kan worden gebruikt als een slimme stof (genaamd f-BNP / glasvezel) of als versterking van polymeer matrix multiscale composietmateria...

De integratie van geleidende nanodeeltjes, zoals grafeen nanoplatelets, in glasvezel composiet materialen zorgt voor een intrinsiek elektrisch netwerk gevoelig voor stam. Hier staan ​​diverse methoden om spanning sensoren gebaseerd op de toevoeging van grafeen nanoplatelets in de epoxy matrix of bekleding op glasvezels voorgesteld verkrijgen.

Strain Sensing Gebaseerd op Multiscale Composite Materials versterkt met Grafeen Nanoplatelets

The electrical response of NH2-functionalized graphene nanoplatelets composite materials under strain was studied. Two different manufacturing methods are ...

Het algemene doel van deze procedure is het realiseren van zelfsenserende eigenschappen in composietmaterialen voor structurele conditiemonitoring. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen over de automatische detectie van defecten, zoals de kwantificering van rek en schade op de locatie van offshore windparken en de voorspelling van hun levensduur. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat schade kan worden gedetecteerd door het structurele component zelf.Hoewel deze methode inzicht kan bieden in structurele schade van composietmaterialen, kan deze ook worden toegepast op andere systemen, zoals biomechanische analyse tijdens herstel na letsel. Om met de preparatie te beginnen, mengt u in een zuurvrije afzuigkast 24 gram gefunctionaliseerde grafeen-nanoplaatjes handmatig met DGEBA-monomeer. Om de f-GNPs in het monomeer te dispergeren, wordt het mengsel eerst 45 minuten gesoniceerd met een Probe Sonicator.Calandeer het mengsel vervolgens drie keer, waarbij de rollersnelheid telkens wordt verhoogd. Weeg het mengsel na dispersie. Verwarm het mengsel onder geroer tot 80 °C en plaats het mengsel vervolgens onder vacuüm.Ontgas het mengsel gedurende 15 minuten

strain-sensing-based-on-multiscale-composite-materials-reinforced

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

In dit werk werden poly(melkzuur)/polyethyleenglycol (PLA/PEG) scaffolds bereid door gebruik te maken van een combinatie van smeltmengen en selectieve uitloging. De hier besproken methode maakte het mogelijk om drie-laags scaffolds te ontwikkelen door zowel de porositeit als de poriëngrootte nauwkeurig te beheersen. De mechanische eigenschappen werden ook geëvalueerd in een fysiologische omgeving.

Een Facile en Eco-vriendelijke Route naar Poly (melkzuur) Steigers met Graded Pore Size Fabriceer

Scanning elektronenmicroscopie met lage druk in een waterdampomgeving wordt gebruikt om nanoschaal- tot microschaalfuncties in koolstofnanobuisbossen te vervaardigen.

Precisie Frezen van koolstof nanobuis Bossen Met behulp van Low Pressure Scanning Electron Microscopy

Een protocol om bloot blote vezels op het samengestelde oppervlak door het elimineren van hars rijk gebied wordt gepresenteerd. De vezels worden tijdens de fabricage van de composieten, niet door de oppervlakte na de behandeling blootgesteld. De blootgestelde koolstof composieten vertonen hoge elektrische geleidbaarheid in de richting van de via-dikte en hoge mechanische eigenschap.

Experimentele implementatie van een nieuwe methode van de samengestelde Fabrication: bloot blote vezels op het samengestelde oppervlak door de zachte laag-methode

Een procedure voor de synthese van polystyreen-geënt multiwalled koolstof nanotubes met behulp van opeenvolgende chemische wijziging stappen om selectief kennismaken met de polymeerketens de zijwanden en hun zelf-assemblage via anisotrope vlekkerigheid is gepresenteerd.

Multiwalled koolstof Nanotubes met polystyreen om zelf-assemblage en anisotrope vlekkerigheid enten

Het artikel beoogt de invoering van een standaard en betrouwbare fabricage-procedure voor de ontwikkeling van toekomstige lage dimensionale nano-elektronica.

Een standaard en betrouwbare methode om te fabriceren tweedimensionale nano-elektronica

Gepresenteerd is een eenvoudige methode om het fabriceren van nano-micro multiscale structuren, voor functionele oppervlakken, door samenvoeging van nanofibers die zijn vervaardigd met behulp van een filter anodic aluminium oxide.

Multiscale structuren samengevoegd door ingeprinte Nanofibers voor functionele oppervlakken

Hier presenteren we een protocol voor de fabricage van 3D grafeen gebaseerde polyhedrons via origami-achtige zelf vouwen.

Fabricage van driedimensionale grafeen gebaseerde Polyhedrons via Origami-achtige zelf vouwen

Dit werk presenteert een stam meetsensor bestaande uit een versterkingmechanisme en een polydimethylsiloxane microscoop vervaardigd met behulp van een verbeterde 3D-printer.

Productie van een stammeetapparaat met een verbeterde 3D-printer

Grafeen-gemodificeerd asfalt nanocomposiet heeft een geavanceerd zelfherstellend vermogen getoond in vergelijking met zuiver asfalt. In dit protocol zijn moleculaire dynamica simulaties toegepast om de rol van grafeen in het zelfgenezende proces te begrijpen en om het zelfgenezende mechanisme van asfaltcomponenten vanaf atomistisch niveau te verkennen.

Geavanceerd zelfherstellend asfalt versterkt door grafeenstructuren: een atomistisch inzicht

Flexibele elektroden hebben een breed scala aan toepassingen in zachte robotica en draagbare elektronica. Het huidige protocol demonstreert een nieuwe strategie om zeer rekbare elektroden met hoge resolutie te fabriceren via lithografisch gedefinieerde microfluïdische kanalen, wat de weg vrijmaakt voor toekomstige hoogwaardige zachte druksensoren.

Microfluïdische kanaalgebaseerde zachte elektroden en hun toepassing in capacitieve drukdetectie

Leer zelfsensorische composietmaterialen maken met grafeen nanoplatelets voor structurele gezondheidsmonitoring. Deze methode detecteert real-time spanning en schade in offshore windturbines en biomechanische toepassingen.

Strain Sensing Gebaseerd op Multiscale Composite Materials versterkt met Grafeen Nanoplatelets

Meer video's verkennen