(Phys.org) —I augusti 2007, I-35W-bron över Mississippifloden i Minneapolis kollapsade, dödade 13 personer och skadade 145. Kollapsen tillskrevs en konstruktionsbrist som resulterade i att en kilplatta gick sönder under pågående byggnadsarbete.

Nu, ett tvärvetenskapligt team av forskare vid University of Delaware utvecklar ett nytt strukturellt hälsoövervakningssystem som kan avvärja sådana katastrofer i framtiden.

Erik Thostenson och Thomas Schumacher, båda anslutna fakultetsmedlemmar i UD Center for Composite Materials, har fått en treårig $ 300, 000 anslag alltifrån National Science Foundation till undersöker användningen av kolnanorörskompositer som en sorts ”smart hud” för strukturer.

I preliminär forskning, de två fann att en hybridkolfiberkomposit av kolnanorör fäst vid små betongbjälkar bildade en kontinuerlig ledande hud som är exceptionellt känslig för förändringar i påfrestningar samt för utveckling och tillväxt av skador.

"Denna sensor kan antingen vara strukturell, där skiktet av fiberkompositen ger förstärkning till en bristfällig eller skadad struktur, eller icke -strukturell, där lagret endast fungerar som en avkännande hud, säger Schumacher, som tillför projektet kunskap om strukturmekanik och hälsoövervakning av storskaliga strukturer.

Thostenson, vars expertis ligger i materialbearbetning och karakterisering för sensorapplikationer, förklarar att eftersom nanorören är så små, de kan penetrera det polymerrika området mellan fibrerna i individuella garnbuntar såväl som utrymmena mellan skikten i en fiberkomposit.

"Nanorören blir helt integrerade i avancerade fiberkompositsystem, förmedla ny funktionalitet utan att förändra kompositens mikrostruktur, " han säger.

Schumacher säger att tillvägagångssättet kommer att ta itu med en stor nackdel med nuvarande SHM-system, som endast kan täcka ett begränsat antal poäng.

"Val av kritiska områden för övervakning är fortfarande föremål för ägarens expertis, " förklarar han. "Den distribuerade avkänningsförmågan hos systemet vi utvecklar ökar avsevärt chansen att fånga dolda eller lokaliserade mikroskador som kan leda till katastrofala fel om de inte upptäcks tidigt."

Thostenson påpekar att en viktig fördel med denna innovativa sensor är att den kan bindas till befintliga strukturer av alla former eller byggas in i nya strukturer under tillverknings- och konstruktionsprocesserna.

Baserat på deras preliminära resultat, forskarna kommer nu att ta upp sådana frågor som sensorbearbetning, karakterisering, och modellering samt testning av komponenter och kompletta strukturer.

Thostenson krediterar CCM för att underlätta den typ av tvärvetenskapligt tillvägagångssätt som förde honom och Schumacher samman i projektet. "Det är verkligen ett 50/50-samarbete som drar nytta av vår kompletterande expertis, " han säger.

De två skämt, fastän, om exemplaret de testade på CCM under sitt utforskande arbete. "Det var det minsta exemplaret jag någonsin testat, "säger Schumacher, men den största Erik någonsin testat."