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美新开发“传感皮肤”用于建筑结构侦测

  美国麻省理工学院(MIT)的土木工程师们,最近与德国波茨坦大学(University of Potsdam)的物理学家共同开发出一种可持续监控建筑结构的电子技术。该研究团队表示,将一种具备电气特性、类似皮肤的柔软织物附着在建筑结构可能出现裂缝之处,例如桥梁下方,就能侦测裂缝是否发生。

  这种新开发的“传感皮肤(sensing skin)”,是以柔软、具弹性的热塑橡胶(thermoplastic elastomer),混合对于裂缝特别敏感的二氧化钛 (titanium dioxide)所制,搭配可量测该传感皮肤的电荷变化的黑碳(black carbon)涂料做成补丁形状。这种感测方法的专利已经在2010年3月提出申请。

  用这种传感皮肤所做成的不同形态长方形补丁,能黏附在结构的表面上,侦测特别容易在某个部位产生的裂缝。举例来说,用传感皮肤做成面积3.25英寸见方的补丁,就可侦测因切变——即在堆积层的不同方向的运动——而造成的裂缝。将贴布以水平方式分布,就可侦测横梁凹陷造成的裂缝。

  至于与这种传感补丁搭配的幕后电子设备,则是一套与传感皮肤连结的电脑系统,会每日一次送出一道电流,量测每片补丁的电容量(capacitance)──也就是传感皮肤所储存的能量,并侦测邻近的补丁之间是否产生差异。裂缝的形成会在补丁之下的混凝土产生非常微小的运动,也会导致电容量变化。

  电脑将24小时不间断地侦测裂缝是否形成,并掌握确切的位置。研究人员指出,其他的传感装置已被证实并不容易达到这样的效果。目前研究团队所发表的最大补丁原型,面积是8英寸x4英寸。参与这项研究的是MIT土木与环境工程系(CEE)研究生Simon Laflamme、该系教授Jerome Connor,以及波茨坦大学研究人员Guggi Kofod、Matthias Kollosche。


(责任编辑:Ioter)

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