(Phys.org)—En août 2007, le pont I-35W sur le fleuve Mississippi à Minneapolis s'est effondré, tuant 13 personnes et en blessant 145. L'effondrement a été attribué à un défaut de conception qui a entraîné la défaillance d'un gousset pendant les travaux de construction en cours.

Maintenant, une équipe interdisciplinaire de chercheurs de l'Université du Delaware développe un nouveau système de surveillance de la santé structurelle qui pourrait éviter de telles catastrophes à l'avenir.

Erik Thostenson et Thomas Schumacher, tous deux membres du corps professoral affiliés au Centre UD pour les matériaux composites, avoir reçu 300 $ sur trois ans, 000 000 de la National Science Foundation pour étudier l'utilisation de composites de nanotubes de carbone comme une sorte de « peau intelligente » pour les structures.

Dans les recherches préliminaires, les deux ont découvert qu'un composite hybride de fibre de verre et de nanotubes de carbone attaché à des poutres en béton à petite échelle formait une peau conductrice continue qui est exceptionnellement sensible aux changements de contrainte ainsi qu'au développement et à la croissance des dommages.

"Ce capteur peut être soit structurel, où la couche du composite fibreux ajoute un renfort à une structure déficiente ou endommagée, ou non structurel, où la couche agit simplement comme une peau sensible, " dit Schumacher, qui apporte au projet des connaissances en mécanique des structures et en suivi de santé des ouvrages de grande envergure.

Thostenson, dont l'expertise réside dans le traitement et la caractérisation des matériaux pour les applications de capteurs, explique que parce que les nanotubes sont si petits, ils peuvent pénétrer la zone riche en polymère entre les fibres des faisceaux de fils individuels ainsi que les espaces entre les plis d'un composite de fibres.

"Les nanotubes s'intègrent complètement dans des systèmes composites à fibres avancés, conférer une nouvelle fonctionnalité sans altérer la microstructure du composite, " il dit.

Schumacher dit que l'approche résoudra un inconvénient majeur des systèmes SHM actuels, qui ne peut couvrir qu'un nombre fini de points.

« La sélection des zones critiques à surveiller reste soumise à l'expertise du propriétaire, " explique-t-il. " La capacité de détection distribuée du système que nous développons augmente considérablement les chances de capturer des micro-dommages cachés ou localisés qui peuvent conduire à une défaillance catastrophique s'ils ne sont pas détectés tôt. "

Thostenson souligne qu'un avantage clé de ce capteur innovant est qu'il peut être collé à des structures existantes de n'importe quelle forme ou intégré dans de nouvelles structures pendant les processus de fabrication et de construction.

Sur la base de leurs résultats préliminaires, les chercheurs vont maintenant aborder des questions telles que le traitement des capteurs, caractérisation, et la modélisation ainsi que les tests de composants et de structures complètes.

Thostenson attribue à CCM le mérite d'avoir facilité le genre d'approche interdisciplinaire qui l'a réuni avec Schumacher sur le projet. « C'est vraiment une collaboration 50/50 qui capitalise sur nos expertises complémentaires, " il dit.

Les deux plaisantent, bien que, sur le spécimen qu'ils ont testé au CCM lors de leurs travaux exploratoires. "C'était le plus petit spécimen que j'aie jamais testé, " dit Schumacher, mais le plus grand qu'Erik ait jamais testé."