Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Teknologi

Metode baru melihat serat dalam 3D, menggunakannya untuk memperkirakan konduktivitas – ScienceDaily


Saat kendaraan bergerak melalui ruang angkasa dengan kecepatan hipersonik, gas yang mengelilinginya menghasilkan panas pada suhu berbahaya bagi pilot dan instrumentasi di dalamnya. Merancang kendaraan yang dapat mengusir panas membutuhkan pemahaman tentang sifat termal dari bahan yang digunakan untuk membangunnya. Sebuah studi dua bagian baru-baru ini di University of Illinois Urbana-Champaign mengembangkan metode untuk membuat model 3D dari serat di dalam material komposit kemudian menggunakan informasi tersebut untuk memprediksi konduktivitas termal material.

“Kami menggunakan mikrotomografi sinar-X untuk membuat gambar 3D yang menunjukkan orientasi serat,” kata Francesco Panerai, anggota fakultas di Departemen Teknik Dirgantara UIUC. “Dalam sebagian besar aplikasi teknik kami menggunakan bahan komposit yang dibuat dengan serat karbon, tetapi metode yang kami kembangkan dapat diterapkan pada semua jenis serat dan jenis komposit apa pun.”

Panerai mengatakan mikrotomografi mirip dengan melakukan CT scan di rumah sakit, tetapi dengan sinar-X berenergi tinggi yang dapat mendeteksi detail halus pada mikrofiber, yang merupakan sebagian kecil dari diameter satu rambut manusia.

“Gambar yang menunjukkan bagaimana serat diatur lebih dari sekadar gambar cantik – ini adalah deskripsi material dalam kisi tiga dimensi. Sekarang kita dapat menggunakan data dari kisi 3D untuk melakukan simulasi guna menghitung properti material untuk yang seharusnya Anda lakukan eksperimen rumit, “kata Panerai.

Pada bagian pertama studi, Panerai dan rekannya menguji tiga metode berbeda untuk memvisualisasikan serat. “Kami menemukan bahwa karena material yang berbeda terdiri dari arsitektur yang berbeda, metode tertentu bekerja lebih baik dengan beberapa serat dan tenun dibandingkan dengan yang lain.”

Sebagai contoh, penelitian ini menyimpulkan bahwa pendekatan tensor struktur di mana-mana menunjukkan kinerja yang sangat baik pada serat lurus dan acak, tetapi gagal memperkirakan secara akurat orientasi tenunan padat dua arah.

Metode lain berdasarkan fluks buatan menunjukkan kinerja yang relatif baik pada sampel anyaman dua arah, tetapi gagal pada serat acak lurus.

Metode pengecoran sinar baru menunjukkan janji untuk menjadi pendekatan yang ampuh untuk memperkirakan orientasi bahan berserat dengan sedikit kelengkungan. Namun, kelemahan utamanya adalah biaya komputasi yang tinggi.

“Sekarang kita dapat mengikuti arah serat di ruang angkasa dan menentukan jarak di antara mereka, kita dapat menghitung properti material, dalam hal ini konduktivitas termalnya, dalam tiga dimensi dan memiliki nilai yang sangat akurat.

“Dan, untuk mengukur konduktivitas secara eksperimental, Anda perlu melakukan tiga eksperimen, satu untuk setiap arah. Dengan menggunakan metode baru ini, kami dapat menghitung tensor dan memprediksi properti di tiga arah dengan jauh lebih cepat dan hemat biaya.”

Panerai mengatakan metode baru untuk memvisualisasikan serat dan kemampuannya yang telah terbukti untuk menentukan sifat material dapat membantu merekayasa ulang material.

“Kita dapat menggunakan arsitektur serat yang sangat spesifik untuk mencapai properti tertentu seperti kekuatan atau konduktivitas,” katanya. “Konduktivitas termal adalah sesuatu yang ditaksir oleh setiap orang yang bekerja pada material bersuhu tinggi. Sepertinya properti yang sangat sederhana, tetapi sangat sulit diukur, terutama untuk material yang tiga dimensi. Itulah yang luar biasa tentang kekuatan metode ini. “

Frederico Semeraro, penulis utama studi di NASA Ames Research Center, mengatakan, “Menghitung konduktivitas termal sangat penting untuk memprediksi respons pelindung panas secara andal. Selain itu, metodologi dan metode numerik yang telah dikembangkan cukup fleksibel untuk memungkinkan penghitungan. dari banyak properti material. Pemahaman yang komprehensif tentang perilaku pelindung panas pada akhirnya akan memungkinkan pengoptimalan desainnya. “

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney