Les environnements difficiles et les géométries complexes rendent difficile le déploiement à grande échelle de systèmes de surveillance de l’état des structures, car les capteurs conventionnels présentent une mauvaise conformabilité, des propriétés mécaniques médiocres et une faible résistance aux intempéries.
Dans une étude publiée dans la revue KeAi Advanced Nanocomposites, une équipe de recherche présente une nouvelle approche qu’elle a développée : un revêtement nanocomposite de détection à base de polyurée appliqué par pulvérisation et renforcé avec du graphène fonctionnalisé, conçu pour allier une protection mécanique robuste à une surveillance en temps réel des dommages et des contraintes pour les infrastructures et les structures automobiles.
« Notre travail présente un revêtement nanocomposite de détection à base de polyurée appliqué par pulvérisation qui intègre des nanofeuillets de graphène fonctionnalisés de manière covalente dans une matrice de polyurée à deux composants, améliorant la facilité de traitement pour un déploiement à grande échelle, renforçant la résistance aux intempéries pour un service extérieur à long terme, et établissant un réseau conducteur robuste qui fournit une détection résistive forte et fiable », explique l’auteur correspondant Qingshi Meng, professeur en ingénierie aérospatiale à l’Université Aérospatiale de Shenyang.
L’équipe de recherche a découvert que la fonctionnalisation covalente des nanofeuillets de graphène avec un trimère HDIT permettait aux charges de se disperser uniformément et de s’intégrer chimiquement dans un réseau de polyurée à deux composants et à durcissement rapide. Cet « ancrage » moléculaire renforce la microstructure liée par des liaisons hydrogène et aide à former une voie conductrice stable à faible seuil, même sous une gélification rapide lors de la pulvérisation, permettant une détection résistive robuste tout en maintenant une ténacité mécanique, une adhérence forte et une protection durable contre les intempéries et la corrosion sur des substrats réels et complexes.
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« Jusqu’à présent, les revêtements de détection de déformation à grande échelle ont souvent dû faire face à un compromis entre la facilité de traitement par pulvérisation, la résistance aux intempéries à long terme et la performance électromécanique fiable », note Qingshi Meng. « En utilisant du graphène fonctionnalisé de manière covalente pour construire un réseau conducteur stable dans une polyurée pouvant être pulvérisée, nous montrons que ces exigences peuvent être satisfaites simultanément. »
L’équipe espère que ses résultats encourageront une exploration plus large des nanofillers conçus moléculairement pour créer des revêtements durables et multifonctionnels pour la surveillance de l’intégrité des infrastructures et des véhicules.
Article : Graphene Nanoplatelet-Functionalized Polyurea Coatings for High Strength, Corrosion Resistance and Smart Sensing – Journal : Advanced Nanocomposites – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
