PECASE: Nanoengineered Sensing Skins for Structural Health Monitoring - An Integrated Research and Education Career Experience
PECASE:用于结构健康监测的纳米工程传感皮肤 - 综合研究和教育职业体验
基本信息
- 批准号:0846256
- 负责人:
- 金额:$ 40万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2009
- 资助国家:美国
- 起止时间:2009-01-15 至 2014-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Structural health monitoring (SHM) systems offer cost-effective health management solutions for aging civil infrastructure systems. Current SHM systems are characterized by the use of sensors that measure behavior at a specific point in the system. In contrast, this proposal explores the creation of a distributed sensing skin that provides direct spatial mapping of damage. The sensor paradigm proposed is inspired by the human dermatological system which offers distributed, multimodal sensing of the environment. Controlled molecular assembly employing carbon nanotubes and polyelectrolytes yields a homogenous multi-layered thin film in which four sensing modalities are simultaneously embedded: strain, pH, humidity and ionic uptake. To measure the spatial distribution of conductivity changes corresponding to each stimulus, electrical impedance tomography is adopted. Smart structure technology can also serve as an exciting backdrop for teaching math and science to middle-school students. To address the lack of diversity in engineering and to develop an awareness of the engineering profession in young underrepresented students, a middle-school outreach program is proposed for inner-city Detroit. Hands-on learning modules that explore the scientific principles behind the operation of sensors and the formation of damage in structures will be created. In addition, a professional short-course on smart structure technology will be created to recruit professional engineers to serve as outreach mentors.
结构性健康监测(SHM)系统为老化的民用基础设施系统提供具有成本效益的健康管理解决方案。 当前的SHM系统的特征是使用传感器在系统中特定点测量行为。 相比之下,该提案探讨了分布式感应皮肤的创建,该皮肤可直接损坏。 提出的传感器范式的灵感来自人类皮肤病系统,该系统提供了分布的环境多模式感测。 使用碳纳米管和聚电解质的受控分子组件产生了均匀的多层薄膜,同时嵌入了四种感应方式:应变,pH,湿度和离子摄取。 为了测量与每个刺激相对应的电导率变化的空间分布,采用了电阻抗断层扫描。 智能结构技术还可以作为向中学学生教授数学和科学的令人兴奋的背景。 为了解决工程缺乏多样性,并在年轻代表性不足的学生中提高了对工程专业的认识,为底特律市中心提供了一项中学外展计划。 将创建动手学习模块,这些模块将创建传感器操作背后的科学原理以及结构中的损害的形成。 此外,还将创建有关智能结构技术的专业短篇小说,以招募专业工程师担任外展导师。
项目成果
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