MIT、コンクリート構造物のひび割れ発生箇所を即時に特定できる皮状センサを開発

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マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究チームが、橋やダム、学校などコンクリート構造物のひび割れ発生を検知して、部位を特定する新しいセンサ技術を開発したとのこと。フレキシブルな皮状のセンサで、構造物の表面に張り付けて使用するそうです。

誘電体エラストマーキャパシタによる歪みセンサ。機械的変形に伴う静電容量の変化から歪みを測定する。エラストマーの骨格に導電性ポリマーを接ぎ合わせた複合分子とすることでエラストマーの誘電率が増大した。これにより静電容量の応答性に46倍の向上がみられ、より小さなデバイスへの応用が可能となった (Guggi Kofod et al. J. Mater. Chem., 2011, 21, 8292-8294. DOI: 10.1039/C0JM03786A)

その原理はひび割れによって生じる静電容量(キャパシタンス)の変化を皮状センサで検出するというもの。センサは必要な形状に切り取り、構造物表面にマトリクス状に並べて配置。コンピュータが1日1回電流を流してセンサの静電容量を計測し、マトリクスのどの部分に変化があったかを特定するため、ひび割れ発生から24時間以内に破損部位の特定を行うことができます。

皮状センサの材料は、当初シリコン素材を試してみたところ、薄すぎ・柔らかすぎのためこの用途には向いていないと分かったため、最新の試作品では伸縮性のある熱可塑性エラストマーに二酸化チタンを混合したひび割れ感度の高い材料を開発し、これに電荷の変化を測定するためのカーボンブラックを塗布したパッチを当てているとのこと。

米国内のインフラ構造物の品質に関しては、2009年に米国土木学会(ASCE)が「Dランク」の評定を下しており、構造物の継続定期な点検・メンテナンスが必要不可欠との提言を行っています。研究メンバーの一人であるJerome Connor教授は、「今回開発した皮状センサは、ASCEによる構造物評価でC判定だった橋やD判定だったダムや学校にも有効」とコメントしています。

原文 http://bit.ly/lAAxGz
要約 SJN

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