«Чувствительная оболочка может использоваться для самых разных структур, но толчком для работы было обеспечение целостности критически важной инфраструктуры, такой как хранилища ядерных отходов», — говорит д-р Мохаммад Пур-Газ, доцент кафедры гражданского строительства. , специалист по строительству и охране окружающей среды в NC State и соавтор статьи с описанием работы.«Идея состоит в том, чтобы быстро идентифицировать проблемы, чтобы их можно было решить до того, как они перерастут в большие проблемы, и — в случае какой-либо критической инфраструктуры — чтобы можно было принять меры общественной безопасности», — говорит Пур-Газ.Кожа представляет собой электропроводящий слой краски, который можно наносить на новые или существующие конструкции. Краска может включать любое количество проводящих материалов, таких как медь, что делает ее относительно недорогой.
Электроды накладываются по периметру конструкции. Затем чувствительная кожа наносится на структуру поверх электродов. Затем компьютерная программа пропускает небольшой ток между двумя электродами одновременно, циклически перебирая несколько возможных комбинаций электродов.
Каждый раз, когда между двумя электродами проходит ток, компьютер отслеживает и записывает электрический потенциал на всех электродах конструкции. Эти данные затем используются для расчета пространственно распределенной электропроводности чувствительной кожи. Если проводимость кожи снижается, это означает, что структура треснула или была повреждена иным образом.Исследователи разработали набор алгоритмов, которые позволяют им как регистрировать повреждения, так и определять место повреждения.
«Определение места повреждения на основе измеренных электродных потенциалов — сложная математическая задача, — говорит доктор Аку Сеппанен, научный сотрудник Академии кафедры прикладной физики Университета Восточной Финляндии и соавтор статьи. «Нам пришлось разработать новые вычислительные методы, чтобы более надежно определить место повреждения. В конечном счете, я думаю, что наша работа представляет собой шаг вперед по сравнению с предыдущими алгоритмами с точки зрения точности».Исследователи продемонстрировали эффективность и точность чувствительной кожи в небольшом масштабе, используя бетонные балки шириной менее метра.«Наш следующий шаг — распространить это на большие геометрические формы», — говорит Пур-Газ. «Мы хотим показать, что это будет работать на реальных структурах».
Статья «Сенсорная кожа на основе электроимпедансной томографии для количественной визуализации повреждений в бетоне» была опубликована в Интернете 18 июня в журнале Smart Materials and Structures. Исследование было частично поддержано Академией Финляндии.