Композитные датчики из углеродного волокна предлагают решение для эффективного мониторинга трафика

Основные волокнистые трибоэлектрические датчики на основе пластика (FRP-TESS) могут обнаружить транспортное средство и одновременно усилить окружающую инфраструктуру, что позволяет контролировать и подкрепление дорожной инфраструктуры.Кредит: Nano Energy (2024).Doi: 10.1016/j.nanoen.2024.109818

Исследовательская группа, связанная с Unist, была достигнута прорыва в области технологии мониторинга дорожного движения.Команда обнародовала датчики, которые могут контролировать движение движения и дорожного движения в режиме реального времени, при этом укрепляя здания и дорожные конструкции.

Эти передовые датчики, построенные из композитов из углеродного волокна, обеспечивают применение в мониторинге условий движения, обнаружении дорожных аварий и прогнозировании дорожно-транспортных происшествий посредством отслеживания позиции, скорости и ускорения в реальном времени.

Профессор Янг-Бин Парк и его исследовательская группа в Департаменте машиностроения в Unist разработали структурную сетку FRP-TES, которая демонстрировала превосходную электрическую и структурную стабильность по сравнению с обычными системами TES.Исследование опубликовано в журнале Nano Energy.

Экспериментальные результаты показали, что FRP, состоящий из углеродных волокон, стеклянных волокон и эпоксидной смолы, генерировала электрическую энергию, когда шины проходили над ним.Кроме того, даже после того, как подвергнута сети FRP-TES 10 000 проходов шин, не наблюдалось заметного деградации напряжения, и ее механические свойства превышали свойства обычных систем TES.

Композиты из углеродного волокна предлагают отличные механические свойства, весом около четверти, чем железо и обладая прочностью в 10 раз больше.Эти композиты идеально подходят для широкого распространения в различных приложениях из-за их преимуществ по сравнению с традиционными материалами на основе железа.

Команда продемонстрировала универсальность своей технологии, производя самостоятельный датчик на основе композитов в больших масштабах и проверяя его эффективность с помощью теста на вождение транспортного средства.Они также исследовали использование принципов зарядки трения, которые позволяют датчику чувствительном реагировать на изменения окружающей среды.

Анализируя изменения в электрических сигналах, генерируемых датчиками зарядки трения, исследователи могут точно отслеживать движение шин и рассчитать его размер.

По словам доктора Сонгвана Ли, ведущего исследователя, «наш датчик самостоятельного обеспечения обладает большим потенциалом не только для мониторинга условий движения, но и для реагирования и прогнозирования дорожно-транспортных происшествий».

Профессор Парк добавил, что приложения датчика простираются за пределы академических кругов, с потенциальным использованием в управлении объемом трафика, измерении веса транспортного средства и измерениями скорости и промышленных условиях.

«Будущие исследования будут направлены на интеграцию трибоэлектрического механизма FRP с мониторингом структурного здоровья (SHM) с использованием углеродного волокна для внедрения интеллектуальной инфраструктуры, способной контролировать дорожный мониторинг и мониторинг структурного здоровья», - отметила исследовательская группа.

«Ожидается, что это продвижение будет распространяться на различные области, включая робототехнику».

More information: Seonghwan Lee et al, Self-powered triboelectric sensor based on a carbon fiber/glass fiber/epoxy structural composite for efficient traffic monitoring, Nano Energy (2024). DOI: 10.1016/j.nanoen.2024.109818