由Advise-Deta、Haydale、Cambridge納米材料技術(shù)、DZP Technologies、布魯內(nèi)爾大學(xué)(通過布魯內(nèi)爾復(fù)合材料創(chuàng)新中心)和TWI組成的聯(lián)盟,獲得了Innovate UK資金,用于其Graphosite項目。Innovate UK是英國研究與創(chuàng)新的一部分,是與大學(xué)、研究機構(gòu)、企業(yè)、慈善團體和政府合作以為實現(xiàn)研究和創(chuàng)新的蓬勃發(fā)展而創(chuàng)造最佳環(huán)境的新機構(gòu)。
Graphosite項目的目標(biāo)是,創(chuàng)造一種石墨烯傳感器,以便能夠在部件的制造過程和正常使用壽命期內(nèi)檢測出復(fù)合材料中的缺陷。該項目于2018年下半年啟動,將于2021年一月完工。
在復(fù)合材料生產(chǎn)過程中最常見的缺陷是氣孔。存在于基體材料中的小孔隙,會影響機械性能,從而導(dǎo)致諸如層間剪應(yīng)力等問題,因此,孔隙度水平非常重要。在使用期間主要由碰撞引起的損傷,會導(dǎo)致幾乎看不見的內(nèi)部分層,或經(jīng)常發(fā)生的材料表面穿孔。當(dāng)受到?jīng)_擊以及基體開裂時,夾層結(jié)構(gòu)也可能會出現(xiàn)表皮脫層。在沖擊能量被芯材吸收之處,會出現(xiàn)芯材破碎,從而引起扭曲和折疊。通常,它會恢復(fù)到原來的形狀,但卻大大降低了抗壓強度。
由于復(fù)合材料在航空、汽車和造船工業(yè)以及民用建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多,因此,Graphosite項目旨在對“提高復(fù)合材料缺陷檢測技術(shù)”的需求進行響應(yīng)。最常用的復(fù)合材料無損檢測技術(shù)是:超聲波檢測,以創(chuàng)建顯示分層或缺陷的二維C掃描圖;應(yīng)變儀;表明部件因剛度變化而導(dǎo)致?lián)p傷的投幣測試。該項目合作伙伴們正在開發(fā)的這種石墨烯傳感器,將解決與上述這些現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的兩大主要挑戰(zhàn)性問題,即在一個方向上檢測缺陷,以及只有當(dāng)放置在感興趣的特定表面上時檢測故障。該傳感器的主要特點是,由于石墨烯的存在而提高了靈敏度和靈活性。
該項目負(fù)責(zé)人、TWI公司的Sofia SamPEThai表示:“憑借其有趣的特性,在過去的幾年中,石墨烯受到了廣泛關(guān)注。Graphosite項目為開發(fā)‘以復(fù)合材料制造中的檢測極限為目標(biāo)’的傳感器提供了絕佳機會,這將通過使用石墨烯以用作傳感元件而得到實現(xiàn)。該項目的最終目標(biāo)是,為市場生產(chǎn)一種測量系數(shù)比現(xiàn)有的應(yīng)變計更好的傳感器。”