PFI-TT: Carbon Nanotube-Based Distributed Sensors for Structural Health Monitoring of Transportation and Oil/Gas Infrastructure

PFI-TT:基于碳纳米管的分布式传感器,用于运输和石油/天然气基础设施的结构健康监测

基本信息

  • 批准号:
    1827729
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-08-15 至 2022-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this PFI project is to develop and commercialize a scalable and customizable sensing approach for structural health monitoring (SHM) of critical structures, such as bridges and pipelines, to maintain their safety and reliability. The distributed carbon nanotube-based sensor can be attached to structural members to monitor deformations and cracks. Because the sensor is continuous, the deformations and cracks can be measured on all the surfaces where the sensor is applied and ultimately trigger an alarm if the sensor response exceeds a certain critical level. Knowledge gained in this project will increase the sustainability and robustness of critical infrastructure to benefit society and the environment. Long-term impacts will result in cost-effective monitoring protocols, extended life of structures, and reduced overall lifecycle costs. Ultimately, the economic competitiveness of United States is strengthened based on robust, resilient, and durable civil infrastructure. This project has promising commercial potentials in the approximate $630-million target market of SHM in North America for monitoring civil structures, including bridges and pipelines. The participation of students in research and entrepreneurship/innovation will build the pipeline of students entering the workforce to translate discoveries to new commercial products which will increase US global competitiveness.The proposed project will establish the scalability and applicability for the use of distributed carbon nanotube-based composite sensors for in situ and real-time quantitative SHM. The use of SHM to monitor critical infrastructure is increasingly important, and structural failures can cause loss of human life as well as damage to the local economy. Through the use of carbon nanotube-based distributed sensors it will be possible to overcome the limitations of conventional sensors, which are based on a network of point or quasi-point sensors mounted on a structure that may miss the localized formation of damage. The distributed sensor offers tremendous flexibility in different applications by allowing the sensor to conform to a variety of complex surfaces, and new analysis techniques will be developed to rapidly interpret the data from the sensors - especially for structures with complex geometries ? utilizing direct current electrical measurements and impedance tomography. Key research objectives include the development of new data analysis techniques to rapidly localize damage, validation of the sensor for complex geometries and environmental exposure, and development of a prototype for field testing in real-world conditions.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个PFI项目的更广泛的影响/商业潜力是开发和商业化一种可扩展和可定制的传感方法,用于桥梁和管道等关键结构的结构健康监测(SHM),以保持其安全性和可靠性。这种基于碳纳米管的分布式传感器可以安装在结构构件上,以监测变形和裂缝。由于传感器是连续的,因此可以在应用传感器的所有表面上测量变形和裂缝,并最终在传感器响应超过特定临界水平时触发警报。从该项目中获得的知识将提高关键基础设施的可持续性和稳健性,以造福社会和环境。长期的影响将导致具有成本效益的监测协议,延长结构的寿命,并降低总体生命周期成本。最终,美国的经济竞争力将在强大、有弹性和耐用的民用基础设施的基础上得到加强。该项目在北美约6.3亿美元的SHM目标市场具有广阔的商业潜力,用于监测包括桥梁和管道在内的民用结构。学生参与研究和创业/创新将建立学生进入劳动力市场的管道,将发现转化为新的商业产品,从而提高美国的全球竞争力。拟议的项目将为使用分布式碳纳米管复合传感器进行原位和实时定量SHM建立可伸缩性和适用性。使用SHM监测关键基础设施变得越来越重要,结构故障可能导致人员伤亡和对当地经济的破坏。通过使用基于碳纳米管的分布式传感器,将有可能克服传统传感器的局限性,传统传感器是基于安装在可能错过局部损伤形成的结构上的点或准点传感器网络。分布式传感器通过允许传感器符合各种复杂的表面,在不同的应用中提供了巨大的灵活性,新的分析技术将被开发来快速解释来自传感器的数据--特别是对于具有复杂几何形状的结构?利用直流电测量和阻抗层析成像。主要研究目标包括开发新的数据分析技术以快速定位损伤,验证传感器对复杂几何形状和环境暴露的有效性,以及开发用于在真实世界条件下进行现场测试的原型。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Large-Area Carbon Nanotube-Based Flexible Composites for Ultra-Wide Range Pressure Sensing and Spatial Pressure Mapping
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b17100
  • 发表时间:
    2019-12-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Dai, Hongbo;Thostenson, Erik T.
  • 通讯作者:
    Thostenson, Erik T.
Scalable and multifunctional carbon nanotube-based textile as distributed sensors for flow and cure monitoring
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2020.02.079
  • 发表时间:
    2020-08-30
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Dai, Hongbo;Thostenson, Erik T.
  • 通讯作者:
    Thostenson, Erik T.
Comparative study of the thermoresistive behavior of carbon nanotube-based nanocomposites and multiscale hybrid composites
  • DOI:
    10.1016/j.compositesb.2021.109068
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.1
  • 作者:
    H. Dai;E. Thostenson;T. Schumacher
  • 通讯作者:
    H. Dai;E. Thostenson;T. Schumacher
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Erik Thostenson其他文献

Erik Thostenson的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Erik Thostenson', 18)}}的其他基金

PFT-TT: Using Textile-Based Wearable Sensors Coated with Nanocomposites for Virtual Health and Physical Rehabilitation
PFT-TT:使用涂有纳米复合材料的基于纺织品的可穿戴传感器实现虚拟健康和物理康复
  • 批准号:
    2329838
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
I-Corps: Exploring Commercialization of Nanostructured Composite Sensors
I-Corps:探索纳米结构复合传感器的商业化
  • 批准号:
    1660189
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Scalable Processing of Novel Multi-scale Hybrid Composites
职业:新型多尺度混合复合材料的可扩展加工
  • 批准号:
    1254540
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Carbon Nanotube-Based Sensing Composites: A Novel Distributed Sensing Approach for Structural Health Monitoring
基于碳纳米管的传感复合材料:一种用于结构健康监测的新型分布式传感方法
  • 批准号:
    1234830
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NUE: Interdisciplinary Research-Based Education
NUE:跨学科研究型教育
  • 批准号:
    1138182
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

叶绿体蛋白 TT3.2 调控水稻耐热性的分子机制研究
  • 批准号:
    24ZR1431200
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
苯并呋喃-6-酮类化合物TT01f通过调控Jagged1/Notch信号通路改善特发性肺纤维化的药理学机制研究
  • 批准号:
    82304596
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
TT3.2通过自噬体-液泡途径调控水稻盐胁迫抗性的分子机制研究
  • 批准号:
    32301745
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于肌红蛋白构象及其氧化还原体系探究tt-DDE加速生鲜牛肉肉色劣变的分子机制
  • 批准号:
    32372384
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
TT02通过巨噬细胞外囊泡miR-122/Wnt途径拮抗石英诱导肺纤维化的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
核用690TT合金传热管表面划伤诱导应力腐蚀裂纹萌生机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目
HIIT 对TT+DR 小鼠肩袖肌脂肪浸润的治疗效果和机制研究
  • 批准号:
    2021JJ40949
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
GhmiR858靶向TT2协同调控彩色棉纤维色泽形成的分子机制研究
  • 批准号:
    32001591
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

PFI-TT: Bio-inspired enhancement of concrete for carbon sequestration and longevity
PFI-TT:仿生增强混凝土以实现碳封存和长寿
  • 批准号:
    2329856
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
PFI-TT: Commercialization of Low-Carbon Concrete Blocks at Scale
PFI-TT:低碳混凝土砌块的大规模商业化
  • 批准号:
    2234543
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
PFI-TT: Carbon dioxide hydrates-based storage of carbon on the seabed
PFI-TT:海底二氧化碳水合物碳储存
  • 批准号:
    2234604
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
PFI-TT: Highly Efficient, Scalable, and Stable Carbon-based Perovskite Solar Modules
PFI-TT:高效、可扩展且稳定的碳基钙钛矿太阳能模块
  • 批准号:
    2329871
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
PFI-TT: Filled carbon nanotubes for the development of high-performance lithium-ion batteries
PFI-TT:用于开发高性能锂离子电池的填充碳纳米管
  • 批准号:
    2213923
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
PFI-TT: Decarbonizing concrete using carbon-negatively processed solid waste
PFI-TT:利用碳负处理固体废物使混凝土脱碳
  • 批准号:
    2214028
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
PFI-TT: Three Dimensional (3D) Printing of Ceramic Components with Hierarchical and Interconnected Pore Structures for Carbon Capture Applications
PFI-TT:三维 (3D) 打印具有分层和互连孔隙结构的陶瓷组件,用于碳捕获应用
  • 批准号:
    2214016
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
PFI-TT: Commercialization of advanced bipolar membranes for applications in water treatment, carbon-dioxide capture and utilization, and environmental remediation
PFI-TT:先进双极膜的商业化,用于水处理、二氧化碳捕获和利用以及环境修复
  • 批准号:
    2141201
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
PFI-TT: High-Volume Manufacturing of Next Generation Carbon Reinforced Pre-Impregnated Polymer Composites
PFI-TT:下一代碳增强预浸渍聚合物复合材料的大批量制造
  • 批准号:
    2044513
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
PFI-TT: Automating Soil Organic Matter Separation to Monitor Soil Carbon Sequestration
PFI-TT:自动化土壤有机物分离以监测土壤碳封存
  • 批准号:
    2044760
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了