Grafen Nanoplatelets ile Ölçekli Kompozit Malzemeler Güçlendirilmiş dayanarak suşu Algılama

Bu prosedürün genel amacı, yapısal sağlık izleme için kompozit malzemelerde kendi kendini algılama özellikleri elde etmektir. Bu yöntem; açık deniz rüzgar santrallerindeki gerinim ve hasarın miktarının belirlenmesi ve hizmet ömürlerinin öngörülmesi gibi, otomatik hasar tespitindeki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, hasarın yapısal bileşenin kendisi tarafından tespit edilebilmesidir.

Bu yöntem kompozit malzemelerdeki yapısal hasara dair bilgi sağlayabilse de, yaralanma sonrası iyileşme sürecindeki biyomekanik analizler gibi diğer sistemlere de uygulanabilir. Hazırlığa başlamak için, kanalsız bir çeker ocak içerisinde 24 gram fonksiyonelleştirilmiş grafen nanoplatelet'i DGEBA monomeri ile elle karıştırın. f-GNP'lerin monomer içinde dağılması için, karışımı önce bir Prob Sonikatör ile 45 dakika boyunca sonikasyona tabi tutun.

Ardından, her seferinde silindir hızını artırarak karışımı üç kez kalenderleyin. Dispersiyon işleminden sonra karışımı tartın. Karışımı karıştırarak 80 °C'ye kadar ısıtın ve ardından karışımı vakum altına alın.

Karışımı 15 dakika boyunca karıştırarak gazdan arındırın. Sertleştiriciyi, DGEBA monomerine karşı 100'e 23 ağırlık oranında tartın. Karışımı vakumdan çıkarın ve manyetik karıştırmayı durdurun.

Sertleştiriciyi ekleyin ve homojen hale gelene kadar elle karıştırın. Gaz giderme ve elle karıştırma işlemlerinden sonra, f-GNP epoksi malzemesini manyetik karıştırma altında 80 derece Celsius'ta tutun. Ardından, bir çelik plakayı asetonla temizleyin.

Kumaş makası kullanarak, cam elyaf kumaşın 14 katını istenen boyutlarda kesin. Cam kumaşı bir fırında 80 °C'ye ısıtın. Yapışmaz polimer filmden kumaşla aynı boyutlarda iki kare kesin.

Filmi temiz çelik plaka üzerine yerleştirin. Bir fırça kullanarak, polimer filmin bir karesine f-GNP dolgulu epoksi katmanı uygulayın. Isıtılmış cam fiber plastiğin bir karesini, epoksi ve filmin tamamen kaplanmasını sağlayacak şekilde, epoksi kaplı filmin üzerine dikkatlice yerleştirin.

Materyalleri sıkıştırmak için hava alma silindiri kullanın. Kalan tüm kumaş tükenene kadar, her seferinde sıkıştırarak epoksi ve kumaş katmanları uygulamaya devam edin. Son bir kat epoksi uygulayın ve kalan yapışmaz polimer film karesini laminatın üzerine yerleştirin.

Laminatı artan basınçla bir sıcak plaka presinde kürleyin. Kanalsız bir çeker ocakta, boyutlandırma ajanı ile distile suyun bir bire bir karışımını hazırlayın. Buna 7,5 gram f-GNPs ekleyin.

Karışımı çeker ocaktan çıkarın ve nanopulletleri prob sonikasyonu ile dağıtın. Cam elyaf kumaştan 14 adet kare kesin. Cam kumaşı f-GNP dolgulu sizing ile kaplamak için bir Dip Coater kullanın.

Ardından, kaplanmış kumaşı vakumlu fırında kurutun. Bir çelik plakayı aseton ile temizleyin. Cam elyaf kumaş karelerle aynı boyutlarda olan yapışmaz polimer film karesini çelik plakanın üzerine yerleştirin.

Kaplı cam fiber kumaşın 14 karesini, kenarlarının hizalandığından emin olarak polimer film üzerine yerleştirin. Ardından, plakayı ve kumaşı bir vakum torbasına yerleştirin. Sızdırmazlık bandı kullanarak vakum torbasını kapatın.

Torbayı 80 °C'deki bir fırında önceden ısıtın. DGEBA monomerini karıştırırken vakum altında gazdan arındırın. 100:23 monomer/sertleştirici ağırlık oranında sertleştirici ekleyin ve homojen hale gelene kadar karıştırın.

Bir vakum pompasını vakum torbasına bağlayın ve sızıntı kontrollerini gerçekleştirin. Torbaya bir miktar polimer tüp bağlayın ve açık ucunu epoksi reçinenin içine daldırın. Reçineyi torbaya çekmek için vakum pompasını çalıştırın.

Cam kumaş yığını epoksi reçine ile tamamen doyurulduğunda, pompayı kapatın ve torbayı mühürleyin. Laminatı torba içinde, 140 °C'deki bir fırında 8 saat boyunca kürleyin. Ardından, kürlenmiş laminatı vakum torbasından çıkarın.

Suş testi hazırlıklarına başlamak için laminat numuneleri işleyin. Ardından, numune yüzeylerini aseton ile temizleyin. Gümüş akrilik iletken boya kullanarak her numune üzerine 20 milimetre aralıklarla iki dar çizgi çizin.

Elektrot görevi görmesi için ince bakır telleri ıslak gümüş boya boyunca düz bir şekilde yerleştirin. Boya kuruduktan sonra, telleri sıcak tutkal ile sabitleyin. Mekanik test cihazını eğilme testi için yapılandırın.

Her bir örnek için, örneği makineye yerleştirmeden önce kumpas ile genişliğini ve kalınlığını ölçün. Test hızını ve başlangıç konumunu örneğin boyutuna ve konumuna göre uygun şekilde ayarlayın. Elektrik kontaklarını bir multimetreye bağlayın ve kontaklar arasındaki başlangıç elektriksel direncini ölçün.

Direnci sürekli izleyerek eğilme testini gerçekleştirin. Gerinim testine hazırlanmak için, f-GNP cam elyaf kumaşı 10 milimetre genişliğinde şeritler halinde kesin. Daha sonra bakır telleri, gümüş iletken boya ve sıcak tutkal yardımıyla kumaşa sabitleyin.

Ardından, f-GNP cam fiber kumaş bantlarını sıcak tutkal kullanarak bir nitril eldivenin başparmağına ve ilk üç parmağına yapıştırın. Her parmaktaki kumaş boyunca başlangıç elektriksel direncini ölçün. Elektriksel direnci kaydederken bir dizi parmak bükme hareketi gerçekleştirin.

Başparmağı, ardından işaret parmağını, sonra orta parmağı ve son olarak yüzük parmağını bükerek başlayın. Tüm parmakları aynı anda bükün. Ardından, hızı artırarak diziyi başparmaktan yüzük parmağına ve tekrar geri doğru tekrarlayın.

Cam elyafa f-GNP'lerin dahil edilmesi, indüklenen gerilmeden etkilenen malzemenin elektriksel iletkenliğini artırır. Normalize edilmiş elektriksel direnç, eğilme gerinimi arttıkça artar. Kırılma noktasındaki cam elyafların kopması, normalize edilmiş dirençte bir sıçrama olarak görülen elektriksel ağın bozulmasına neden olur.

f-GNP cam elyaf kumaşı bir nitril eldivenin parmaklarına uygulandığında, her bir parmağın bükülmesi ve hareketin süresi, dirençteki değişimler aracılığıyla takip edilebilir. f-GNP epoksi ve f-GNP cam elyaf kompozit malzemelerin basma ve çekme gerilimine tabi tutulması, elektriksel dirençteki değişimlerde hafif farklı kalıplar oluşturmuştur. Belirli bir basma gerilimi seviyesinin altında, normalize edilmiş elektriksel direnç, gerinim arttıkça kademeli olarak azalır.

Bunun ötesinde, direnç artmaktadır. Bununla birlikte, normalize edilmiş elektriksel direnç, çekme gerinimi boyunca artış göstermektedir. Geliştirilmesinin ardından bu teknik, algılama ve malzeme izleme alanındaki araştırmacıların yapısal bileşenlerdeki hasarları incelemelerinin önünü açmıştır.

Bu videoyu izledikten sonra, kendi kendine algılayabilen kompozit malzemenin nasıl hazırlandığı ve gerçek zamanlı olarak nasıl izlendiği konusunda kapsamlı bir anlayışa sahip olmalısınız.