测量结构应力的新型传感器在断裂时可以自愈
北卡罗来纳州立大学的研究人员设计了一种传感器，可以测量结构材料的应变，并且能够自我修复——这是收集数据的重要进步，可以帮助我们在地震、爆炸或其他意外事件发生后，对结构安全做出明智的决定。
工程师们使用传感器来测量施加在从飞机到民用基础设施等各种材料上的应变或力。例如，这些传感器可以告诉我们飞机机翼在飞行中的表现，并在机翼可能接近故障时提前通知维修当局。换句话说，它给了你一个在问题变成问题之前解决问题的机会。
从历史上看，这种传感器的一个缺陷是它们在压力下会断裂。这意味着传感器不能再向用户提供信息，但这并不一定意味着他们正在监控的材料已经受到了不可挽回的损害。而且，就像飞机上的例子一样，传感器可能难以接近，这使得它们很难或不可能被替换。
“为了解决这个问题，我们开发了一种传感器，在它损坏的情况下，它会自动修复自己，”北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程副教授卡拉彼得斯博士说，他是一篇描述这项研究的论文的合著者。
传感器可以随着它监测的材料拉伸和压缩。红外线(IR)光波穿过传感器，探测到这些长度的变化，从而告诉我们材料承受了多大的压力。
该传感器包含两根玻璃光纤，穿过一个充满紫外线固化树脂的储层。玻璃纤维的两端彼此对齐，但之间有一个小间隙。聚焦的红外线和紫外线光束穿过其中一根纤维。当紧密聚焦的紫外光束照射到树脂上时，树脂就会变硬，形成一根连接玻璃纤维的薄聚合物细丝——为红外光形成一个闭合回路。贮液器中树脂的其余部分保持液体形式，围绕在灯丝周围。
剩余的液态树脂很重要。如果聚合物细丝在压力下断裂，更多的液态树脂会冲进缝隙，与紫外线光束接触并变硬，从而自动修复传感器。
彼得斯说:“能够破坏传感器但不破坏被监测结构的事件很重要。”“这些事件可能是鸟类撞击飞机机翼或地震破坏建筑物。收集这些建筑的数据可以帮助我们做出明智的决定，哪些是安全的，哪些是不安全的。但如果这些传感器坏了，这些数据就无法获得。希望这种新的传感器设计能帮助我们在未来收集这类数据。”
报纸，”一种自修复聚合物波导传感器，发表在《。》杂志6月刊上智能材料和结构该研究由彼得斯和北卡州立大学博士生宋扬共同撰写。这项研究是由国家科学基金会资助的。
北卡州立大学机械与航空航天工程系是该校工程学院的一部分。
希普曼-
致编辑:研究摘要如下。
一种自修复聚合物波导传感器
作者: Young J. Song和Kara J. Peters，北卡罗莱纳州立大学
发表2011年6月;智能材料和结构
文摘:本文介绍了一种在光聚合树脂体系中自写入的自修复应变传感器波导的实验演示。该传感器通过紫外(UV)波长范围内的光波在两根多模光纤之间制造，并通过询问波导在红外(IR)波长范围内传输的功率来作为传感器工作。在传感器因负载而发生故障后，波导通过UV树脂重新桥接两根光纤之间的间隙。测量了原始传感器和自修复传感器对应变的响应，结果显示出相似的特性。
