Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

‘Sensing skin’ could monitor the health of concrete infrastructure continually and inexpensively

30.06.2011
In 2009, the American Society of Civil Engineers (ASCE) assigned the grade “D” to the overall quality of infrastructure in the U.S. and said that ongoing evaluation and maintenance of structures was one of five key areas necessary for improving that grade.

Anzeige

Since that time, federal stimulus funds have made it possible for communities to repair some infrastructure, but the field of high-tech, affordable methods for the continual monitoring of structures remains in its infancy. Instead, most evaluation of bridges, dams, schools and other structures is still done by visual inspection, which is slow, expensive, cumbersome and in some cases, dangerous.


Civil engineers at MIT working with physicists at the University of Potsdam in Germany recently proposed a new method for the electronic, continual monitoring of structures. In papers appearing in Structural Control Health Monitoring (December 2010) and the Journal of Materials Chemistry (April 2011) the researchers describe how a flexible skin-like fabric with electrical properties could be adhered to areas of structures where cracks are likely to appear, such as the underside of a bridge, and detect cracks when they occur.

Installing this “sensing skin” would be as simple as gluing it to the surface of a structure in the length and width required. The rectangular patches in the skin could be prepared in a matrix appropriate for detecting the type of crack likely to form in a particular part of a structure. A sensing skin formed of diagonal square patches (3.25 inches by 3.25 inches, for instance) would be best at detecting cracks caused by shear, the movement in different directions of stacked layers. Horizontal patches would best detect the cracks caused when a horizontal beam sags. The largest patch tested using the prototype reached up to 8 inches by 4 inches in size.

The formation of a crack would cause a tiny movement in the concrete under the patch, which would cause a change in the capacitance (the energy it is storing) of the sensing skin. Once daily, a computer system attached to the sensing skin would send a current to measure the capacitance of each patch and detect any difference among neighboring patches. In this way, it would detect the flaw within 24 hours and know its exact location, a task that has proved difficult for other types of sensors proposed or already in use, which tend to rely on detecting global changes in the entire structure using a few strategically placed sensors.

“The sensing skin has the remarkable advantage of being able to both sense a change in the general performance of the structure and also know the damage location at a pre-defined level of precision,” said Simon Laflamme Ph.D. ’11, who did this research as a graduate student in the MIT Department of Civil and Environmental Engineering (CEE). “Such automation in the health monitoring process could result in great cost savings and more sustainable infrastructures, as their lifespan would be significantly increased as a result of timely repairs and reduced number of inspections.” Laflamme, worked with Professor Jerome Connor of MIT CEE and University of Potsdam researcher Guggi Kofod and graduate student Matthias Kollosche.

The researchers originally tested their idea using a commercially available, inexpensive stretchy silicon fabric with silver electrodes. While this worked in some of the lab experiments performed on both small and large concrete beams under stress, the material showed limitations in its installation because it was too thin and flexible for this use. The researchers have now developed a prototype of a sensing skin made of soft stretchy thermoplastic elastomer mixed with titanium dioxide that is highly sensitive to cracks, with painted patches of black carbon that measure the change in the electrical charge of the skin. A patent for the sensing method was filed in March 2010.

“Many of the types of infrastructures graded by the ASCE are made of concrete and could benefit from a new monitoring system like the sensing skin, including bridges which received a C grade, and dams and schools, which earned Ds,” said Connor. “The safety of civil infrastructures would be greatly improved by having more detailed real-time information on structural health.”

The work of Kofod and Kollosche was funded by the German Ministry of Education and Research.

Denise Brehm | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.mit.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center

nachricht Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College

Alle Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Im Focus: Mikroben kennen nur eine Konstante: Veränderung!


Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.

„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...

Im Focus: Schnelles Korallensterben


Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen

Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.

Jetzt ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Komplexität beherrschen

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik

Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen

23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Nea Kameni volcano movement captured by Envisat

23.05.2012 | Geowissenschaften

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Exklusive Kontakte beim Investforum

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp