通过这项技术，不久的将来或许汽车会向你“喊痛”

美国克莱姆森大学的Oliver Myers（右）和机械工程硕士研究生Brandon Williams正在合作开发的一些智能材料。图片来源：克莱姆森大学

如果这些装备都会“喊痛”

美国克莱姆森大学（Clemson University）正在开展一项新的研究，该研究是在美国陆军研究实验室的资助下进行的，未来我们的直升机、坦克和其他车辆，都可能通过所使用的“智能材料”来感知其自身的损伤。

初步设想

机械工程副教授Oliver Myers介绍：他们的想法是将磁性敏感材料嵌入到智能材料的整个汽车中，使其作为传感器；那么当车身受到损伤时，它就会说：“哎哟！我这里受伤了。”就像疼痛被传递给大脑一样，损伤报告也会传到电脑上，帮助判断车辆是否还可以继续行驶或应该返回车库。

“在这个领域，我们需要这种自我诊断能力，”Myers说：“正如电影《星际迷航》中的中尉Data总是说的那样：‘我正在执行指定的参数。’我们希望确保我们的平台至少按照指定的参数执行。”

Myers获得了来自美国陆军研究实验室对该项目的资助款项经费达993,492美元。

这项技术可能为我们带来什么？

Asha Hall作为美国陆军技术局的机械师部门领导，也是该项目的首席研究员和材料预测和诊断团队的领导，他这样说道：“这项研究可能帮助军队节省旋翼机的维修成本；作为一项安全措施，军队往往会根据零件的使用时间长短来替换部分零件，不管这些零件是否受损。而嵌入式传感器可以使部件在其正常状态下保持更长的使用时间。

“我们试图延长免维护的运营期，” Hall还说:“那么最大的影响就是减少军队的维持成本。”

目前正进行的工作

这项研究建立在快速增长的复合材料领域，这些材料被广泛应用于从汽车到飞机的各种产品。复合材料通常看起来和摸起来都比较像塑料，但比包括钢在内的金属来得更轻和更坚固。

该研究团队正在将多层复合材料之间夹入“磁致伸缩”材料，形成层压层的结构。磁致伸缩材料可以对磁场或应力的变化作出反应，使其能充当感知损伤的神经。Myers说：“这样复合层压板就有效地成为了一种智能结构，它能探测到的破坏类型包括撞击、破裂和异常负载。”

独特之处

该团队所研究项目的独特之处在于，在制造过程中，将能够感知损伤的磁致伸缩材料嵌入到结构本身中，而不是在结构已经建成后附加传感器。Myers说：“如果是附加这些外部传感器，通常就意味着需要配套的额外设备。”

他说，磁致伸缩材料不需要动力驱动，其重量轻，且可以在恶劣的环境中运行。

关于Oliver Myers副教授

Richard Figliola是机械工程部门的代理主席，他认为Myers 很有资格领导这项研究——“Myers博士在智能材料和智能结构方面有丰富的经验，从纳米级到宏观尺度的各种系统。他在很多期刊上发表过文章；并参加了很多相关的合作会议，正是在这些会议上他与该项目的一些合作者建立的关系。他的这个项目收到资助是当之无愧的。”

研究灵感

Myers说：“这项研究的灵感来自于他在巴尔的摩的马里兰大学机械工程系所做的研究”。当时他是在梅尔霍夫奖学金项目资助下在那边进行的学习研究。那时，他就开始考虑将材料嵌入到复合结构中，以观察是否可以探测到损伤。

他说：“他首先在小范围内进行了试验；覆盖到一个完整的领域可能需要10~20年的时间。”但Myers 的目的依然是坚持推动这方面的研究。

核心问题

Myers提出的核心问题是，该团队如何利用嵌入的磁致伸缩材料创造出一种“灵敏的传感操作”。他说：“稳健性意味着它是可观测的、可重复的、可测量的和可持续性的。”

“我们希望这不仅是一个台式实验，而是能把它放在更大的结构和更大的系统中，一旦我们从台式扩展到一个全尺寸的系统，它的功能将发展成一种无损检测或无损评价的健康监测平台，”他说。

Anand Gramopadhye是工程、计算和应用科学学院的院长，他对Myers获得这一资助也表示祝贺——“Myers所开展的尖端而创新的研究，很可能会导致一些重大的发现，而这些发现将可能对军队的作战能力和技术产生了重大影响。这个奖项资助的金额证明了他的努力、他的方法的创造性以及他在创造智能材料方面的领导能力。”

来源：美国克莱姆森大学

译者：兔子小光

译自：phys