《電子技術應用》
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研究人員開發可偵測建筑結構缺陷的傳感織物
摘要: 美國麻省理工學院(MIT)的土木工程師們,最近與德國波茨坦大學(UniversityofPotsdam)的物理學家共同開發出一種可持續監控建筑結構的電子技術。該研究團隊表示,將一種具備電氣特性、類似皮膚的柔軟織物附著在建筑結構可
Abstract:
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美國麻省理工學院(MIT)的土木工程師們,最近與德國波茨坦大學(University of Potsdam)的物理學家共同開發出一種可持續監控建筑結構的電子技術。該研究團隊表示,將一種具備電氣特性、類似皮膚的柔軟織物附著在建筑結構可能出現裂縫之處,例如橋梁下方,就能偵測裂縫是否發生。

這種新開發的“傳感皮膚(sensing skin)”,是以柔軟、具彈性的熱塑橡膠(thermoplastic elastomer),混合對于裂縫特別敏感的二氧化鈦 (titanium dioxide)所制,搭配可量測該傳感皮膚的電荷變化的黑碳(black carbon)涂料做成補丁形狀。這種感測方法的專利已經在2010年3月提出申請。

用這種傳感皮膚所做成的不同形態長方形補丁,能黏附在結構的表面上,偵測特別容易在某個部位產生的裂縫。舉例來說,用傳感皮膚做成面積3.25英寸見方的補丁,就可偵測因切變——即在堆積層的不同方向的運動——而造成的裂縫。將貼布以水平方式分布,就可偵測橫梁凹陷造成的裂縫。

至于與這種傳感補丁搭配的幕后電子設備,則是一套與傳感皮膚連結的電腦系統,會每日一次送出一道電流,量測每片補丁的電容量(capacitance)──也就是傳感皮膚所儲存的能量,并偵測鄰近的補丁之間是否產生差異。裂縫的形成會在補丁之下的混凝土產生非常微小的運動,也會導致電容量變化。

電腦將24小時不間斷地偵測裂縫是否形成,并掌握確切的位置。研究人員指出,其他的傳感裝置已被證實并不容易達到這樣的效果。目前研究團隊所發表的最大補丁原型,面積是8英寸x4英寸。參與這項研究的是MIT土木與環境工程系(CEE)研究生Simon Laflamme、該系教授Jerome Connor,以及波茨坦大學研究人員Guggi Kofod、Matthias Kollosche。

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