کامپوزیت‌های سازه‌ای هوشمند

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 استادیار گـروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکدة فنی و مهندسی، دانشگاه اراک

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مکاترونیک، دانشکدة فنی و مهندسی، دانشگاه اراک

چکیده

سازه‌های هوشمند از این حیث که به کاهش خطرات، کنترل ارتعاشات سازه‌ای، نظارت بر عیوب سازه‌ها، مهندسی حمل‌ونقل، کنترل حرارت و صرفه‌جویی در مصرف انرژی کمک شایانی می‌کنند، اهمیت بسیاری دارند. استفاده از مواد سازه‌ای - همچون کامپوزیت‌ها و بتن‌های هوشمند - نیاز به جاسازی یا اتصال ادوات اندازه‌گیری را درون ماده از بین می‌برد، و در نتیجه هزینة تولید کاهش، مقاومت سازه افزایش و کاهش خواص مکانیکی ماده به حداقل مقدار ممکن خواهد رسید. سازه‌های هوشمند قادرند همچون انسان نسبت به محرکی خاص عکس‌العمل مناسب نشان دهند. احساس، ویژگی اساسی یک سازة هوشمند است. ماده‌ای که به‌عنوان کامپوزیت سازه‌ای به‌کار گرفته می‌شود و خود نیز یک حسگر است، اصطلاحاً کامپوزیت خودحسگر[i] نامیده می‌شود. این مقاله به معرفی مفاهیم و کاربردهای کامپوزیت‌های سازه‌ای هوشمند می‌پردازد. کامپوزیت‌های سازه‌ای مورد بررسی نیز کامپوزیت‌های زمینه‌سیمانی و زمینه‌پلیمری می‌باشند.



[i]. self-sensing composite

کلیدواژه‌ها


[1] Fu, X., D.Chung, “Radio-Wave-Reflecting Concrete for Lateral Guidance in Automatic Highways”, Cement and Concrete Research, Vol. 28, No. 6, pp. 795-801, 1998.

[2] Chung, D., “Cement Reinforced with Short Carbon Fibers: A Multifunctional Material”, Composites, Vol. 31, No.2, pp. 511-526, 2000.

[3] Wen, S., D. Chung, “Piezoresistivity-Based Strain Sensing in Carbon Fiber-Reinforced Cement”, ACI Materials Journal, Vol. 104, No. 2, pp. 171-179, 2007.

[4] Chung, D.; “Piezoresistive Cement-Based Materials for Strain Sensing, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 00, pp. 1-12, 2002.

[5] Wen, S., D. Chung, “Carbon Fiber-Reinforced Cement as a Strain-Sensing Coating”, Cement and Concrete Research, Vol. 31, pp. 665-667, 2001.

[6] Cao, J., D. Chung, “Damage Evolution during Freeze-Thaw Cycling of Cement Mortar, Studied by Electrical Resistivity Measurement”, Cement and Concrete Research, Vol. 32, pp. 1657-1661, 2002.

[7] Chen, B., J. Liu, “Damage in Carbon Fiber-Reinforced Concrete, Monitored by Both Electrical Resistance Measurement and Acoustic Emission Analysis”, Construction and Building Materials, Vol. 22, pp. 2196-2201, 2008.

[8] Wen, S., D. Chung, “Carbon Fiber-Reinforced Cement as a Thermistor”, Cement and Concrete Research, Vol. 29, pp. 961-965, 1999.

[9] Wen, S., D. Chung, “Seebeck Effect in Steel Fiber Reinforced Cement”, Cement and Concrete Research, Vol. 30, pp. 661-664, 2000.

[10] Wen, S., D. Chung, “Cement as a Thermoelectric Material”, Materials Research Society, Vol. 15, No. 12, pp. 2844-2848, 2000.

[11] Chung, D.; “Cement-Based Electronics”, Journal of Electroceramics, Vol. 6, No. 1, pp. 75-88, 2001.

[12] Josmin, P.J.; Sant, K.M.; Sabu, T.; Kuruvilla, J.; Koichi, G.; and Meyyarappallil, S.S.; “Advances in Polymer Composites: Macro- and Microcomposites – State of the Art, New Challenges, and Opportunities”, Polymer Composites, Vol. 1, pp. 3-16, 2012.

[13] “Composite Materials Handbook Volume 1, Polymer Matrix Composites Guidelines for Characterization of Structural Materials”, 2002.

[14] Chung, D., S. Wang, “Self-sensing of Damage and Strain in Carbon Fiber Polymer-Matrix Structural Composites by Electrical Resistance Measurement”, Polymers & Polymer Composites, Vol. 11, No. 7, pp. 515-525, 2003.

[15] Wang, S., D. Chung, “Self-Sensing of Damage in Carbon Fiber Polymer-Matrix Composite by Measurement of the Electrical Resistance or Potential Away from the Damaged Region”, Journal of Materials Science, Vol. 40, pp. 6463-6472, 2005.

[16] Wen, S., D. Chung, “Enhancing the Seebeck Effect in Carbon Fiber Reinforced Cement by Using Intercalated Carbon Fibers”, Cement and Concrete Research, Vol. 30, pp. 1295-1298, 2000.

[17] Chung, D.; “Thermal Analysis of Carbon Fiber Polymer-Matrix Composites by Electrical Resistance Measurement”, Thermochimica Acta, Vol. 364, pp. 121-132, 2000.