Summary
cam elyaf kompozit malzemeler bu tür grafen nanoplatelets olarak iletken nanopartiküllerin, entegrasyon suşu duyarlı bir içsel elektrik ağı oluşturur. Burada, farklı yöntemler epoksi matris içine ya da cam kumaşlar üzerinde bir kaplama önerilmiştir olarak grafen nanoplatelets eklenmesi dayalı gerilme sensörleri elde etmek.
Abstract
NH 2 elektrik tepki grafen baskı altında kompozit malzemeler çalışıldı nanoplatelets işlevselleştirilmiş. Iki farklı imalat yöntemi Bu çalışma elektrik bir ağ oluşturmak için önerilmektedir: (a) Aynı nanoplatelets dolu bir boyutlandırma epoksi matriks ve cam kumaş (b) kaplama içine nanoplatelets dahil edilmesi. 10 -3 S / m ~ bir düzlem elektrik iletkenliği ile çok ölçekli kompozit malzemelerin her iki tip, bağlı bitişik işlevselleştirilmiş grafen nanoplatelets ve örten olanlar arasındaki temas kaybı arasında bir mesafe için gerilme arttıkça elektriksel direnç üstel büyüme gösterdi. tarif edilen prosedürler kullanılarak, bu araştırma sırasında analiz malzeme duyarlılığı, ticari olarak temin edilebilen gerinim ölçerler daha yüksek olduğu gösterilmiştir. yapısal kompozit malzemenin kendine algılama için önerilen prosedürler yapısal sağlık monitör kolaylaştıracakBöyle offshore rüzgar enerjisi çiftlikleri gibi zor erişim emplacements bileşenlerin ing. Çok ölçekli kompozit malzemelerin duyarlılığı gerilme ölçerler olarak kullanılan metalik folyolar hassasiyeti, NH 2 fonksiyonlaşmış grafen nanoplatelets kaplanmış kumaşlar ile ulaştığı değerden oldukça yüksek olmasına rağmen üstün büyüklükte yaklaşık bir emirdi. Bu sonuç, potansiyel bu parmaklar veya diz bükülme insan hareketlerini izlemek için, akıllı kumaş olarak kullanılacak açıklanacaktır. Önerilen yöntem kullanılarak, akıllı kumaş hemen bükme algılar ve anında geri verebilir. Bu durum hassas eğilme zaman izlenmesi ve bükme derecesini verir.
Introduction
Yapısal sağlık izleme (SHM) nedeniyle yapıların 1-3 kalan ömrünü bilmek ihtiyacı giderek daha önemli hale gelmiştir. Günümüzde, bu tür offshore rüzgar santralleri, bakım işlemlerinde yüksek risklere kurşun yanı sıra büyük maliyetler 2-4 olarak erişim yerle zor. Kendini algılama malzemeler nedeniyle kendi kendini kontrol suşu ve hasar 5 kabiliyetlerine SHM alanındaki olanakları birini oluşturmaktadır.
Rüzgar türbinlerinin durumunda, bıçaklar genelde elektriksel izolasyonu olan cam elyaf / epoksi kompozit malzemeler, imal edilmektedir. Bu kompozit malzeme kendini algılama özellikler kazandırmak için, duyarlı bir içsel bir elektrik şebekesine zorlanma ve hasar oluşturulmalıdır. Son birkaç yılda, bu tür gümüş nanoteller 6,7, karbon nanotüpler (CNT) 8-10 ve grafen nanoplatelets (GNPs) 11-13 gibi iletken nanopartiküllerin birleştirilmesiBu elektrik ağ oluşturmak için çalışılmıştır. Bu nanopartiküller, polimer matrisine dolgu maddesi olarak sisteme ya da cam elyaf kumaş 14 kaplanarak dahil edilebilir. Bu malzemeler, diğer endüstriyel örneğin alanlar, havacılık, otomotiv ve mühendislik 5 uygulanabilir ve kaplanmış kumaşlar biyomekanik uygulama 7,15 olarak akıllı materyaller kullanılabilir.
Bu sensörlerin Piezoresistivity üç farklı katkıları ile elde edilir. İlk katkı nanopartiküllerinin iç piezoresistivity olduğu; yapısının bir soyu nanopartiküllerinin elektrik iletkenliği değiştirir. Ancak, ana katkıları nedeniyle örten olanlar 9 arasındaki temas alanının varyasyonlar nedeniyle komşu nanopartiküller ve elektriksel temas direnci arasındaki mesafelerde değişikliklere tünel elektriksel direnç değişiklikleri, vardır. Bu piezoresistivity yüksek olduğunda 2B nElektrik şebekesi geometrik değişiklikler ve süreksizliklerin, 16 superior büyüklük genellikle bir sipariş daha yüksek bir duyarlılık sunuyor çünkü anoparticles 1D nanopartiküller ile karşılaştırıldığında nano-dolgu olarak kullanılır.
Nedeniyle 2B atom karakteri 17 ve yüksek elektriksel iletkenlik 18,19 ile grafen nanoplatelets gelişmiş hassasiyet ile kendini sensörleri elde etmek için çok ölçekli kompozit malzemelerin nano-pekiştirici olarak bu çalışmada seçilmiştir. Kompozit malzeme içine GNPs dahil iki farklı yolu algılama mekanizmaları ve duyarlılık olası farklılıkları aydınlatmak amacıyla incelenir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Ölçek Kompozit Malzemelerin için Fonksiyonlu Grafen Nanoplatelet Dolgulu Epoksi 1. Hazırlık
- Epoksi reçine içine işlevselleştirilmiş grafen nanoplatelets (f-GNPs) Dağılın.
- Bir ductless davlumbaz içinde nihai nanokompozit materyalin 12 ağırlıkça% elde etmek için f-GNPs 24.00 gr tartılır.
- homojenlik elde etmek için karıştırın elle bisfenol 143,09 g A diglisidil eter (DGEBA) monomer ekleyin.
- Sonikasyon ve kalenderleme 20 süreçleri prob birleştiren bir iki aşamalı yöntemi ile monomer içine f-GNPs Dağılın.
- genlik% 50 Karışımı 45 dakika için 0.5 saniye arasında bir döngü sonikasyon.
- 250 rpm, 300 rpm ve 350 rpm: 5 um'lik bir silindir boşluk ile perdahlama ve her bir çevrimde silindir hızının arttırılması, 3 döngülük uygulanır.
- dispersiyonu tamamlandıktan sonra F-GNP / monomer karışımının tartılır.
- unde f-GSMH / monomer karışımının degasR, vakum ve 15 dakika boyunca 80 ° C'de manyetik karıştırma.
- Tartılır ve 100 arasında bir ağırlık oranında sertleştirici: 23 (monomer: Sertleştirici) ve manuel homojenlik elde edilinceye kadar karıştırılır.
Ölçek Kompozit Malzemelerin için Fonksiyonlu Grafen Nanoplatelet Dolgulu Haşıl (Süspansiyon) Cam Kumaş 2. Kaplama
- Boyutlandırma içine işlevselleştirilmiş grafen nanoplatelets dağılırlar.
- Bir ductless davlumbaz içine (2.1.2 belirtilen boyutlandırma / distile su) çözücü 142.5 g 'ı içerisine F-GNPs bir ağ% 5 elde etmek için gerekli miktar, 7.5 g tartılır.
- ductless davlumbaz içinde: (1 ağırlık 1) f-GNPs karışımı ve damıtılmış su ile seyreltilmiş, boyutlandırma hazırlayın. distile su ilave edildikten sonra, ductless davlumbaz dışında çalışma yapmak.
- 45% 50 genlik dakika ve 0.5 saniyelik bir döngü için prob sonikasyon ile GNPs dağıtılır.
- g Coatf-GSMH dolu boyutlandırma ile lass kumaş.
- Kumaş kesim için uygun makas ile, bir daldırma kaplayıcı kullanılarak daha sonra 120 mm 2 ve daldırma kaplama (tek daldırma) tarafından f-GNPs karışımı ve boyutlandırma (2.1.3) ile kat onları х 120 boyutları ile cam kumaşın 14 katmanları kesti f-GSMH dolu boyutlandırma.
- Üretici tarafından sağlanan teknik tablolarda belirtilen, 24 saat boyunca 150 ° C'de vakumlu bir fırın içinde F-GNP kaplı cam kumaş kurutulur.
Ölçek Kompozit Malzemelerin 3. Üretim
- F-GSMH / epoksi kompozit malzemeler imalatı.
- karışımın gazı alındıktan sonra, tüm üretim süreci için, 80 ° C'de manyetik karıştırma altında ön-GNP dolgulu epoksi reçine tutun.
- 80 ° C de bir fırın içine cam kumaş 14 tabakaları yerleştirin.
- Alternatif olarak, K-GNP dolgulu epoksi tabakası ve cam elyaf kumaş, bir tabaka (14 katman) sequen yerçta her bir cam kumaş katmanı yerleştirdikten sonra bir de-havalandırma silindiri kullanarak bir metalik plaka üzerinde elle.
- Kesme ve çelik plaka üzerinde anti-yapışkan polimer film (120 х 120 mm2) yerleştirmek için makas kullanın.
- bir fırça ile anti-yapışkan polimer film f-GNP / epoksi karışımı tabakası uygulanır. Cam elyaf kumaş katmanı yerleştirin. f-GSMH / epoksi bölge ve farklı kumaş tabakalarının uyum alanı kapsayan önemini unutmayın. Bir de-havalandırma rulo ile hava ve kompakt katları çıkarın.
- laminatın tüm tabakaları tamamlanana kadar tekrar aşama 3.1.3.2.
- Fırça F-GNP / epoksi karışımının bir son tabaka uygulanır ve anti-yapışkan polimer, başka bir film tabakası ile lamine kapsamaktadır.
- Tüm kumaş tabakaları yığılı edildikten sonra, 6 bar'lık bir basınca kadar basıncını artan 8 saat 140 ° C'de bir sıcak levha presinde laminat tedavi.
- Sıcak plat gelen tedavi laminat Özüe basın.
- Vakum destekli reçine infüzyon kalıplama (VARIM) tarafından f-GSMH / cam elyaf kompozit malzemeler imalatı.
- VARIM gerçekleştirilebilir olacak metalik plaka hazırlanması.
- aseton ile çelik levha yüzeyini temizleyin.
- çelik levhanın üzerine anti-yapışkan polimer film yerleştirin.
- F-GSMH kaplamalı cam kumaş dizisini plaka üzerine (boyutlar х 120 mm 2 120 ile 14 kat) yerleştirin. kumaş tabakaları görsel ve dokunma ile uyumlu olduğundan emin olun.
- VARIM işlemi için sızdırmazlık bandı ile vakum torbası kapatılır ve bir fırın içinde, 80 ° C de bir sistem önceden ısıtın.
- 15 dakika boyunca 80 ° C'de vakum ve manyetik çalkalama altına DGEBA monomer gaz çıkışına. 23: 100 arasında bir ağırlık oranında sertleştirici (monomer: sertleştirici) ve homojenlik elde edilinceye kadar karıştırılır.
- Bir polimerik vakum torbasına bağlı bir vakum pompası ile 80 ° C 'de epoksi reçine eklemecam elyaf yığınının kadar tüpü tamamen epoksi reçine ile doldurulur ve 8 saat 140 ° C'de bir fırında laminat tedavi edilir.
- Fırından tedavi laminat ayıklayın ve vakum çanta ve yardımcı malzeme çıkarmak.
- VARIM gerçekleştirilebilir olacak metalik plaka hazırlanması.
Gerilme Sensörleri Testleri için Numune 4. hazırlanması
- Makine örnekleri (Computer Numerical Control - CNC freze) ASTM D790-02 21 aşağıdaki eğilme testler için gerekli boyuta multiscale laminat ve f-GSMH kaplı şekil değiştirme hassasiyetini incelemek için cam elyaf kumaş bantlarının genişliği 10 mm kesme kumaş.
Not: Örnekler yapışkan bant ile işleme masanın üzerine sabit ve aşağıdaki parametreler kullanılarak işlenir: 500 mm / dakika, 0.1 mm 5.000 dk -1 ve derinlik adımları rölantide besleme hızı. - Dikkatle toz ortadan kaldırmak için aseton ile işlenmiş numunelerin yüzeyini temizlemek.
- gümüş Boya hatları (akrilik iletken boya) üzerindemalzemelerin yüzey elektrotları testleri sırasında elektriksel direnç ölçümünü kolaylaştırmak için elektrik kontağı direncini en aza indirmek ve ıslak gümüş hatlarına bakır teller uymaları 20 mm aralıklı uzaklaştırdı.
NOT: sıkıştırma yüzeyleri ve çekme tabi yüzeyler: Elektrik temas iki yüzeye yer almaktadır. - gümüş boya kuruduktan sonra, elektrik kontağı dekolmanı önlemek için sıcak eriyik yapıştırıcı ile elektrik temas düzeltmek.
5. Gerilme Sensörü Test
- Eğilme yükleri (üç noktalı eğilme testi) kapsamında sensörlerin elektriksel davranışlarını analiz.
- Bir kumpas ile Numune genişliğini ve kalınlığını ölçün.
- eğilme testi yapılandırma ile mekanik test makinesinde numune ayarlayın.
- 1 mm / dak ve numunenin ilk uzunluğunu tanımlar başlangıç pozisyonuna (suş tarafından kontrol edilen) test hızı ayarlayın.
- bağlamakmultimetre elektrik kontakları. Şekil 1 'de belirtildiği gibi, her iki bitişik elektrik temas noktaları arasındaki elektrik direncini ölçer.
- eğilme testi çalıştırın ve numune indüklenen gerginlik nedeniyle varyasyonlarını incelemek için aynı anda elektrik direnci izlemek.
- Kompozit malzemelerin elektrik davranışı doğrulamak için F-GNP / epoksi ve F-GNP / cam elyaf kompozit malzemelerden en az 3 örnek için tüm adımları tekrarlayın.
Çok ölçekli kompozit malzemelerin eğilme testleri Şekil 1. Elektrik kontak kurulumu. Bakır elektrotlar elektrik kontağı direncini en aza indirmek için (gri) gümüş boya hatları kullanılarak kompozit malzemelerin yüzeyinde bağlanır. TıklayınızBu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için.
- F-GSMH / insan hareketlerinin suşu sensörleri cam kumaş analiz edin.
- Parmak bükme izleyin.
- Şekil 2'de gösterildiği gibi, iç yüzeyi üzerinde, sıcak eriyen bir yapıştırıcı ile bir nitril eldivenin parmaklarının her cam elyaf kumaş bantları takın.
- adımı 5.1.4 tekrarlayın aynı parmağına yerleştirilen kişileri elektrik direncini ölçün.
- parmaklar bükme sırasında elektrik direncini izlemek ve ölçmek için bükme parmak dizisini başlatın. Bu özel durumda, bükülme parmak sekansıdır: (1) parmak, (2) göstergesi, (3), orta parmağı (4) yüzük parmağı (5) eş zamanlı parmak ve bükme (6) sekansı (yüksek hızlı ): (1), (2), (3), (4), (4), (3), (2) ve (1).
- Parmak bükme izleyin.
şekilBir nitril eldiven parmakların iç yüzeyi f-GNP / cam elyaf bantların 2. Yer cam elyaf kumaş kaplı ve kurutuldu, genişliği 10 mm kesilir bantları ve farklı takılı sonra parmak. Bükülme izlemek bükme ve yukarıda açıklanan protokol canlılığı teyit parmak izlenmesi amacıyla bir eldivenin parmak. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
iki farklı malzeme elde etmek için protokol, prosedürü tarif edilmiştir. Fark nanoreinforcement izleme soy için kullanılabilecek bir elektrik ağ elde etmek için kompozit malzeme dahil edilen şekilde ise. İlk yöntem, bir akıllı kumaş olarak kullanılabilir F-GNP boyutlandırma bir cam fiber kumaş kaplama oluşur (F-GNP / cam elyaf olarak adlandırılır) ya da polimer matrisi ölçek bazlı kompozit malzemelerin takviye olarak (F-GNP / cam isimli fiber kompozit malzeme). Diğer yöntem f-GNPs ile kompozit malzemelerin epoksi matris nanoreinforcement olduğu (adı f-GSMH / epoksi kompozit malzeme) sürekli bir takviye olarak cam elyaf kullanılarak. reçine infüzyonu, sanayide kullanılan en yaygın yöntemlerden biri, çünkü varım kullanılarak gerçekleştirildiği, fakat diğer yöntemler de kullanılabilir. Alternatif bir imalat yöntemi, reçine transfer kalıplama (RTM) olabilir.
"Fo: keep-together.within-page =" ve_content 1 "> nedeniyle cam elyaf yalıtım karakteri, yukarıda açıklanan protokol izlenerek f-GNPs dahil edilmesi bir artışa neden olmaktadır malzeme içinde bir elektrik ağı oluşturur Şekil 3 ~ 10 -3 S / m ve gerginlik uyararak değiştirilebilir kadar. elektriksel iletkenlik bir f-GSMH içindeki eğilme testi (üç nokta eğilme) sırasında uyarılan zorlanma nedeniyle normalleştirilmiş elektriksel direnç değişim temsilcisi sonuçlarını gösterir / cam elyaf bant. normalize elektrik direnci katlanarak nedeniyle tünel direnç mekanizması artan gerginlik büyüyor. başarısızlık ortaya çıktığında, yükün bir damla ilişkilidir görülebilir normalize elektrik direnci, atlar.
Şekil eğilme testi altında f-GSMH / cam elyaf bantların suşu izleme 3. örneği. (F) (ilk elektrik direnci: anlık elektriksel direnç ve R o Ír / R o, R) g> rakam normalize elektriksel direnç değişimini temsil eder. normalize elektrik direnci suşu ile artar. gerilme kuvvetleri nanopartiküller ve örten GNPs temas kaybı arasındaki uzaklaşma neden çünkü bu durum oluşur. örnek yükleme sırasında gözlenen üstel eğilimi tünel direncinin neden olduğu değişiklikler önemli bir katkı kaynaklanmaktadır. Bunlar, 10 mil 12,21 sırayla bir mesafede olduğunda Tünel direnci nano-tanecikleri arasındaki mesafe ile katlanarak değişir. Bitişik GNPs arasındaki mesafeler geliştirmek Bu nedenle, elektrik direnci, aynı zamanda, bir üstel eğilimi artar. GSMH içerik sızma eşiğinden 23 ama katkısına yakınken Bu etki hakim olduğuyüksek GSMH içeriği 24,25 de azalır. kesintisi sırasında elektrik davranış değişiklikleri ve atlar elektriksel tepki olarak görülmektedir. Bu atlar elektrik şebekesine kesikliklerin oluşturan lif kopması, kışkırttığı yük damla korele edilebilir. Bu süreksizlikler GSMH / cam elyaf bantların elektriksel direnç artışı neden engel olarak hareket ederler. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Çok ölçekli kompozit malzemelerin elektriksel davranışı, f-GSMH / epoksi (Şekil 4.a) ve f-GSMH / cam elyaf (Şekil 4.b) kompozit malzemeler, kaplanmış kumaşlar için yukarıda anlatılan bazı farklılıklar göstermektedir. sıkıştırma tabi yüzey izlenir, iki bölge ayırt edilebilir. Düşük gerilme değerlerinde, normalize electrical dayanımını azaltmaktadır için ~ 0.010 ve asidi, F-GNP / epoksi ve F-GNP / cam elyaf kompozit malzemeler için, 0.015 mm / mm. Bunun aksine, sözü edilen eşik değerinden daha yüksek streynlere da normalize elektrik dirençli bir üstel eğilimi artar. çekme maruz yüzeyler izlenmesi durumunda, normalize edilmiş elektrik dirençli sistemlerinin her ikisi de artırır. Tüm yapılandırmalar gösterilen duyarlılık 10 (birim başına) 40 seviyesindedir. yüksek gerilme değerlerinde, gösterge faktör oldu -1.4 ve f-GSMH / epoksi ve f-GSMH / cam elyaf kompozit malzemelerin sıkıştırma tabi yüzeyi ve 17 sırasına 7.8 (birim başına) ve 41 (birim başına) için sırasıyla f-GSMH / epoksi ve f-GSMH / cam elyaf kompozit malzemeler, çekme tabi yüzey.
(A) F-GNP / epoksi ve (b) F-GNP / cam elyaf kompozitin streyn izlenmesi Şekil 4. Örnek. eğilme test sırasında ve zorlanma (ε) strese karşı (σ) (ilk elektrik direnci: anlık elektrik direncini ve R o Ír / R o, R) eğilme testi altında malzemeler rakam normalize elektriksel direnç değişimini temsil eder. Bu durumda, elektrik kontakları sıkıştırma tabi (mavi çizgi) ve farklı elektrik davranış elde tabi çekme (kırmızı çizgi) üzerinde yer vardır. İki farklı grafikler protokolde önerilen iki yol tekabül eden dahildir:. (A) f-GSMH / epoksi ve (b) f-GSMH / cam elyaf kompozit malzemeler onların canlılığını gösteren büyük halini görmek için tıklayınız bu figür.
F-GNP kaplanmış bir cam ipliği uygulamasının bir örneği olarak kumaşlar, Şekil 5.a parmak bükülme izlenmesini gösterir. Her parmak ve birleştirilmiş cam elyaf bant elektriksel tepki anlaşılabilir hale getirmek için farklı bir renk ile ayırt edilir. İlk sıra başparmak (Şekil 5.b), indeks (Şekil 5.d), orta parmak (Şekil 5.d) ve yüzük parmağı (Şekil 5.e) bükme karşılık gelir. ilgili parmak virajlı ve parmak başlangıç konumunu yeniden yakalar zaman başlangıç değerini kurtarır zaman normalize elektriksel direnç azalır. hareketlerin ikinci sıra aynı anda dört parmak bükülmesini ve üçüncü, normalize edilmiş elektriksel direnç anlık tepki ve iyileşme gösteren hızlı hareketleri bir sekans içerir. Bu uzaktan kemik hastalıklarının gelişimini izlemek veya çalışma esnasında ve iyileşme değerlendirmek için fizik tedavi ayak saymak için kullanılan olabilir.
1 ">:" keep-together.within sayfa = fo "ent
F-GNP / nitril eldiven cam elyaf bantlarının bağlanması ile bükülme parmakların streyn izlenmesi Şekil 5. Örnek 3 bükülme parmak dizileri sırasında ve sensörün (a) elektriksel tepki. (B - d) parmak ilk dizi bükme . Protokol mevcut çalışma açıklandığı ardından, yetenek bükme parmak izlenmesi mümkün Ír / R o R:. Anlık elektrik direnci ve R: o ilk elektriksel direnç.sıska "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
nanoreinforced kompozit malzemelerin öz-sensör özellikleri streyn indüklemeli zaman modifiye edilmiş epoksi matris boyunca ve cam lifleri boyunca ön-GNPs tarafından oluşturulan elektrik şebekesine, kaynaklanmaktadır. Sensörlerin elektriksel davranışı şiddetle malzemenin mikro bağlıdır çünkü f-GNPs dağılım sonra önemlidir. Burada, epoksi matrisine GNPs bir dağılım elde etmek için ve elektrik iletkenliği zararına neden nanopartiküllerinin kırışmasını önlemek için optimize edilmiş bir işlem sunuyoruz. kritik adımlar Sonication (işletim parametreleri) ve perdahlama işlemleri (silindir boşluğu ve hız) vardır. Bu adımlar kuvvetle çok ölçekli kompozit malzemelerin mekanik 26, termal 27 ve elektriksel 28 özelliklerini etkiler. Genellikle, nanoreinforcement dağılım nanokompozitlerin 29,30 sertleşmesinden önce buharlaştırılması gerekmektedir çözücü içinde gerçekleştirilir </ Sup>. Bu çalışmada önerilen işlemde, çözücü kullanımı, daha çevre dostu hale önlenir. kuvvetle, bu nedenle, kompozit malzemelerin mikro etkiler ve protokol, bir başka adım sensör elektriksel özellikleri, çok ölçekli kompozit malzeme imalat yöntemidir. Bu malzemelerin imalatı sırasında, epoksi matris içinde nanopartiküllerin iyi bir dispersiyon, başlangıçta elde edildiğinde bile, K-GNP dağılımının, büyük ölçüde fenomeni filtre etkilenebilir. Buna ek olarak, epoksi matris gaz giderme matrisi için büyük bir viskozite GNPs dolu olduğunda daha zor olur ölçek bazlı kompozit malzemelerin mekanik özellikleri, muhafaza etmek için gereklidir.
Elektrik kontak yerleşim elektrik temas direnci mümkün olduğu kadar düşük olduğunu temin etmek için dikkatli bir şekilde gerçekleştirilebilir gerekmektedir. Bunun için, yüzey sağlamak için önemlidirs tamamen bakır elektrotlar düzeltmek için gümüş boya uygulamadan önce temizlenir. Bundan başka, sıcak eritmeli bir yapışkan uygulanmadan önce, gümüş boya kurutulması gerekiyor. Aksi takdirde, solvent buharlaşır ve elektrik temas direnci, artan kabarcık görünümünü kışkırtır. Örnek 31 içinde bulunan elektrotlara zıt olarak, materyalin yüzeyinde elektrik temas konumlandırma avantajlarından biri, bu rahatsız edici olmayan ve herhangi bir mekanik özellikler için zararlı olmamasıdır. izleme testleri sırasında, elektrik kontakları numunelerin yüzeyinden ayırabilirsiniz. Sonuç olarak, uygun bir sabitleme kayıt edilecek olan elektrik sinyali sadece malzemenin içsel elektriksel yanıta karşılık sağlamak için gereklidir.
Ayrıca elektrik CO yol uygulanabilir ya da karbon nano ya da diğer iletken nanopartiküller farklı nanofillers ile modifiye edilebilir, yukarıda tarif edilen protokolkendini algılama özelliklerine 32,33 ile nductive kompozitler. izleme protokolü hasar tespiti ve ölçümü için diğer test yapılandırmaları çıkarım olabilir. elektrik kontağı için kullanılan sistemin bir sınırlama örnek yüzeyler üzerindeki konumu elektriksel direnç incelendiğinde malzemenin hacmini sınırlayan olmasıdır. hacimsel ölçümler içeren başka bir sistem tasarlayarak, iç hasar tespit ve sayısal ama bu durumda, mekanik özellikleri tehlikeye gireceği olabilir. protokol uzaktan kemik hastalıklarının gelişimini izlemek veya çalışma esnasında ya da iyileşme sürecini değerlendirmek için fizik tedavi ayak saymak için biyomekanik uygulamalarında yararlı olabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Yazarlar İspanya Hükümeti Ministerio de Economía y Competitividad (Proje MAT2013-46695-C3-1-R) ve Comunidad de Madrid Hükümeti (P2013 / MIT-2862) kabul etmek istiyorum.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Graphene Nanoplatelets | XGScience | M25 | NA |
| Epoxy resin | Huntsman | Araldite LY556 | NA |
| XB3473 | NA | ||
| Probe sonication | Hielscher | UP400S | NA |
| Three roll mill | Exakt | Exakt 80E (Exakt GmbH) | NA |
| Glass fiber fabric | Hexcel | HexForce ® 01031 1000 TF970 E UD 4H | NA |
| Hot plate press | Fontijne | Fontijne LabEcon300 | NA |
| Sizing | Nanocyl | SizicylTM | NA |
| Multimeter | Alava Ingenieros | Agilent 34410A | NA |
| Strain Gauges | Vishay | Micro-Measurement (MM®) CEA-06-187UW-120 | NA |
| Mechanical tests machine | Zwick | Zwick/Roell 100 kN | NA |
| Conductive silver paint | Monocomp | 16062 – PELCO® Conductive Silver Paint | NA |
References
- Farrar, C. R., Worden, K. An introduction to structural health monitoring. Philos Trans Math Phys Eng Sci. 365, 303-315 (2007).
- Lorenzo, E. D., et al. Structural Health Monitoring challenges on the 10-MW offshore wind turbine model. J Phys Conf Ser. 628, 012081 (2015).
- Braga, D. F. O. O., et al. Advanced design for lightweight structures: Review and prospects. Prog Aerosp Sci. 69, 29-39 (2014).
- Garcìa Márquez, F. P., Tobias, A. M., PinarPérez, J. M., Papaelias, M. Condition monitoring of wind turbines: Techniques and methods. Renew Energy. 46, 169-178 (2012).
- Chung, D. D. L.
- Kandare, E., et al. Improving the through-thickness thermal and electrical conductivity of carbon fibre/epoxy laminates by exploiting synergy between graphene and silver nano-inclusions. Compos Part A Appl Sci Manuf. 69, 72-82 (2015).
- Amjadi, M., Pichitpajongkit, A., Lee, S., Ryu, S., Park, I. Highly stretchable and sensitive strain sensor based on silver nanowire-elastomer nanocomposite. ACS Nano. 8, 5154-5163 (2014).
- Alamusi, H. N., Fukunaga, H., Atobe, S., Liu, Y., Li, J. Piezoresistive strain sensors made from carbon nanotubes based polymer nanocomposites. Sensors. 11, 10691-10723 (2014).
- Njuguna, M. K. K., Yan, C., Hu, N., Bell, J. M. M., Yarlagadda, P. K. D. V. Sandwiched carbon nanotube film as strain sensor. Compos Part B Eng. 43, 2711-2717 (2012).
- Liu, Y., Rajadas, A., Chattopadhyay, A. A biomimetic structural health monitoring approach using carbon nanotubes. JOM. 64, 802-807 (2012).
- Eswaraiah, V., Balasubramaniam, K., Ramaprabhu, S. Functionalized graphene reinforced thermoplastic nanocomposites as strain sensors in structural health monitoring. J Mater Chem. 21, 12626-12628 (2011).
- Chiacchiarelli, L. M., et al. The role of irreversible and reversible phenomena in the piezoresistive behavior of graphene epoxy nanocomposites applied to structural health monitoring. Compos Sci Technol. 80, 73-79 (2013).
- Le, J., Du, H., Dai, S. Use of 2D Graphene Nanoplatelets (GNP) in cement composites for structural health evaluation. Compos Part B. 67, 555-563 (2014).
- Ren, X., Burton, J., Seidel, G. D., Lafdi, K. Computational multiscale modeling and characterization of piezoresistivity in fuzzy fiber reinforced polymer composites. Int J Solids Struct. 54, 121-134 (2015).
- Park, M., Park, J., Jeong, U. Design of conductive composite elastomers for stretchable electronics. Nano Today. 9, 244-260 (2014).
- Kim, Y. J., et al. Preparation of piezoresistive nano smart hybrid material based on graphene. Curr Appl Phys. 11, S350-S352 (2011).
- Sadeghi, M. M., Pettes, M. T., Shi, L.
- Potts, J. R., Dreyer, D. R., Bielawski, C. W., Ruoff, R. S.
- Zaman, I., et al. A facile approach to chemically modified graphene and its polymer nanocomposites. Adv Funct Mater. 22, 2735-2743 (2012).
- Moriche, R., et al. Morphological changes on graphene nanoplatelets induced during dispersion into an epoxy resin by different methods. Compos Part B Eng. 72, 199-205 (2015).
- ASTM International. ASTM D790-15e2, Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials. , West Conshohocken, PA. http://www.astm.org/cgi-bin/resolver.cgi, D790 (2015).
- Gong, S., Zhu, Z. H., Meguid, S. A. Carbon nanotube agglomeration effect on piezoresistivity of polymer nanocomposites. Polymer. 55, 5488-5499 (2014).
- Zhao, J., et al. Ultra-sensitive strain sensors based on piezoresistive nanographene films. Appl Phys Lett. 101, 063112 (2012).
- Galpaya, D., et al. Recent advances in fabrication and characterization of graphene-polymer nanocomposites. Graphene. 1, 30-49 (2012).
- Kanoun, O., et al. Flexible Carbon Nanotube Films for High Performance Strain Sensors. Sensors. 14, 10042-10071 (2014).
- Zaman, I., et al. Epoxy/graphene platelets nanocomposites with two leves of interface strength. Polymer. 52, 1603-1611 (2011).
- Chu, K., Li, W. S., Dong, H. Role of graphene waviness on the thermal conductivity of graphene composites. Appl Phys A. 111, 221-225 (2013).
- Monti, M., et al. Morphology and electrical properties of graphene-epoxy nanocomposites obtained by different solvent assisted processing methods. Compos Part A. 46, 166-172 (2013).
- Moazzami Gudarzi, M., Sharif, F. Enhancement of dispersion and bonding of graphene-polymer through wet transfer of functionalized graphene oxide. Express Polym Lett. 6, 1017-1031 (2013).
- Fan, H., et al. Fabrication, mechanical properties and biocompatibility of graphene-reinforced chitosan composites. Biomacromolecules. 11, 2345-2351 (2010).
- Teomete, E. Transverse strain sensitivity of steel fiber reinforced cement composites tested by compression and split tensile tests. Constr Build Mater. 55, 136-145 (2014).
- Nauman, S., Cristian, I., Koncar, V. Simultaneous Application of Fibrous Piezoresistive Sensors. Sensors. 11, 9478-9498 (2011).
- Han, B., Ding, S., Yu, X. Intrinsic self-sensing concrete and structures A review. Measurement. 59, 110-128 (2015).
