电动汽车研究
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发布2017年6月16日 经过

印刷传感器实时监测轮胎磨损

电气工程师杜克大学已经发明了一个廉价的印刷传感器,可以实时监控汽车轮胎的胎面,当道路的橡胶危险地薄的橡胶会议时,警告司机。
如果采用,该装置将提高安全性,改善车辆性能并降低燃油消耗。该集团希望,轮胎磨损传感器将是众多可能扰乱20亿美元轮胎和车轮控制传感器市场的传感器中的第一个。
杜克大学的研究人员与Fetch Automotive Design Group合作,展示了一种使用金属材料的设计碳纳米管(碳原子的微小圆筒直径仅为亿米),可以跟踪胎面深度的毫米尺度变化,精度为99%。有两项专利申请,研究人员正在建立行业合作,将技术带到您附近的轮胎。
“如今的汽车拥有所有的技术和传感器,认为几乎没有从车辆唯一实际接触道路的部分收集数据的想法有点疯狂。”奥森富兰克林(Aaron Franklin)在公爵电脑工程副教授。“我们的轮胎胎面传感器是高端技术与简单解决方案之间的完美婚姻。”
该技术依赖于电场如何与金属相互作用的良好理解机制导体. 传感器的核心是通过将两个小的导电电极彼此非常靠近而形成的。通过向一个电极施加振荡电压并将另一个接地,在电极之间形成电场。
当大部分电场直接通过两个电极之间时,一些电场在它们之间形成电弧。当一种材料放置在电极顶部时,它会干扰这种所谓的“边缘场”。通过测量接地电极的电气响应,可以确定覆盖传感器的材料厚度。
虽然这种设置可以检测到材料的厚度有限,但它足以包含在今天轮胎中发现的几毫米的胎面。凭借亚毫米分辨率的证据,该技术可以轻松地告诉司机在购买一套新的轮胎或通过在网格中连接许多传感器来覆盖轮胎的宽度来提供有关不平衡和经常危险的轮胎磨损的信息。
测试还证明,嵌入轮胎内的金属网并未破坏新传感器的操作。
“当我们向行业专家推销这个想法时,他们互相说:为什么我们之前没有尝试过?”富兰克林说。“一旦你看到它,它似乎如此明显,但这就是它与最良好的发明的方式。”
虽然传感器可以由各种材料和方法制成,但本文解释了研究人员如何通过将不同的变量从传感器尺寸和结构探索到基板和油墨材料来解释了研究人员如何通过不同的变量进行优化的性能。通过在柔性聚酰亚胺膜上的金属碳纳米管制成的印刷电极获得最佳结果。除了提供最佳效果外,金属碳纳米管是足够耐用的,以在轮胎内存的恶劣环境。
可以在最多的任何内容上印刷传感器 - 即使在轮胎本身的内侧也是如此。而且,虽然尚不确定直接印刷将是最好的制造方法,但是,无论是最终使用的方式,弗兰克林都表示,在数量的数量上,传感器应该成本远低于一分钱。
富兰克林的小组还希望探索印刷传感器的其他汽车应用,例如保持制动垫的厚度或轮胎内的空气压力的标签。这与汽车扇区朝向使用嵌入式纳米传感器的关键趋势一致。
其他轮胎跟踪产品最近达到了市场。例如,轮胎公司Pirelli最近推出了一个系统来电子地追踪每个轮胎 - 当它安装时,它已经消失了多少英里,当它是最后的服务等 - 并使用算法估计它的磨损。虽然没有同样的事情,身体测量轮胎胎面,但它表明市场在存在这种类型的信息。
但该技术不仅限于汽车。
“这个设置可以与任何没有金属或太厚的任何东西一起使用,”富兰克林说。“现在我们专注于轮胎,但是真的,你宁愿不必切开以确定它的厚度可以实时监测它。”
来源和图像:杜克大学
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