12 september 2024

Supertunna sensorer som under tillverkningen läggs in i materialet på bränsletankar och högtryckskärl av komposit. Det kan bli en metod för att förbättra kärlens underhåll och säkerhet. Linköpings universitet bidrar med forskning kring detta.

Två manliga forskare i labbmiljö
Mats Bergwall, RISE, och Mohamed Loukil, LiU. Fotograf: Ulrik Svedin

− Vi är glada över att inleda detta värdefulla samarbete med Chemnitz tekniska universitet och Riga tekniska universitet. Deras expertis och kunskap inom sensorområdet är avgörande för att detta projekt ska lyckas”, säger Mohamed Loukil, biträdande professor vid Linköpings universitet och koordinator för projektet från svensk sida.

Projektet ISIMON är ett samarbete mellan Linköpings universitet, Sveriges forskningsinstitut (RI.SE), Composite Services Europe (Sverige), Chemnitz tekniska högskola (Tyskland) och Riga tekniska universitet (Lettland).

För de svenska delarna i projektet finansieras ISIMON av Vinnova genom M-ERA.NET, ett EU-finansierat nätverk som syftar till att stödja och förbättra samordningen av europeiska forskningsprogram och finansiering inom materialvetenskap och teknik. Projektet koordineras av professor Olfa Kanoun från Chemnitz tekniska universitet.

Säkerhet

Det innovativa ISIMON-projektet lanserades för att utveckla smarta högtryckskärl i fiberförstärkt polymerkomposit, för lagring av vätebränsle. Med hjälp av inbyggda tunna sensorer baserade på nanomaterial kan materialets hållbarhet övervakas.

− Denna toppmoderna teknik syftar till att förvandla vätelagringsindustrin genom att förbättra både säkerhet, tillförlitlighet och underhållseffektivitet", tillägger Mohamed Sahbi Loukil.

porträtt manlig forskare.
Mats Bergwall, RI.SE.Fotograf: Ulrik Svedin - Linköping Univer
− Det är spännande att fortsätta utvecklingen av små och högpresterande integrerade sensorer i kompositmaterial med detta konsortium, säger Mats Bergwall forskare vid Sveriges Forskningsinstitut, RI.SE.

Större skala

Syftet är att underlätta användningen av väte i större skala, förlänga livslängden och optimera lagringskärlens prestanda. Dessutom förväntas resultaten gynna vätelagring, andra gaslagringslösningar och filamentlindade komponenter som används i olika industrier.

− Att lägga till funktionalitet till materialet med dessa typer av sensorer ger framtida möjligheter att övervaka den strukturella hälsan hos viktiga strukturer, till exempel i bilar eller bensintankar, som kan användas för att förlänga produktens livslängd, för att utvärdera strukturen kontinuerligt eller i fall av någon oväntad händelse, säger Peter Larsson, vd för Composite Service Europe.

Sensor som kan byggas in i smarta material.
Sensorerna bäddas in i materialet. Photo: Ulrik Svedin
ISIMON-projektet använder kolnanopartiklar (NP) såsom kolnanorör (CNP) och grafenoxid (GO) för att förstärka polymera material, vilket öppnar en ny horisont för högpresterande kompositer med smarta egenskaper för avancerade avkänningstillämpningar.

Sådana nanomaterialsensorer kommer att bäddas in i kompositkärlet direkt under dess tillverkningsprocess, vilket möjliggör kontinuerlig övervakning på plats av kärlets strukturella integritet och prestanda från tillverkning och under dess livstid.

 

"Avgörande"

− Genom att bädda in smarta nanomaterialbaserade sensorer direkt i fartygen möjliggör vi realtidsövervakning. Det är avgörande att hantera de höga krav och säkerhetsstandarder som krävs för vätgaslagring. Det kan också dramatiskt minska underhållskostnaderna och avsevärt förbättra säkerheten och tillförlitligheten, säger Mohamed Sahbi Loukil.

Fakta: ISIMON

Projektet:

ISIMON-projektet tillämpar avancerade modellerings-, simulerings- och maskininlärningstekniker för att optimera designen och funktionaliteten hos smarta högtryckskärl, såsom gas- och bränsletankar. Genom att använda ANSYS Finite Element-mjukvara för detaljerade materialmodeller och tillämpa topologiska optimeringsmetoder, strävar projektet efter att minska materialanvändningen utan att kompromissa med kärlets hållbarhet eller prestanda.
Dessutom innehåller projektet experimentella tester och utvecklar maskininlärningsalgoritmer för strukturell hälsoövervakning i realtid (SHM). Dessa smarta sensorer är designade för att vara helt kompatibla med kärlets material, vilket minimerar risker som stresskoncentrationspunkter och termiska expansionsavvikelser.
Implementering av sådan avancerad teknik för lagring av vätebränsle kan möjliggöra säkrare, mer pålitliga och kostnadseffektiva lösningar.
ISIMON-projektet syftar till att underlätta användningen av vätgas i större skala och gynna vätelagring, andra gaslagringslösningar och filament-lindade komponenter som används inom olika industrier.

Partners:

ISIMON-projektet är ett samarbete mellan flera institutioner, som har specialiserad expertis för att förbättra tekniken för lagring av vätebränsle.

TUC-MST utnyttjar sin dubbla expertis inom nanokompositsensordesign och inbyggda elektroniska lösningar, i nära samarbete med Research Institutes of Sweden AB (RISE) och Linköpings universitet (LiU) för att förfina sensorintegration inom nya strukturer. RISE bidrar med omfattande kunskap inom bearbetning av fiberförstärkt polymer (FRP), med fokus på innovativa tillverkningstekniker som direkt integrerar sensorer i kompositkärl.

Linköpings universitet använder sin betydande erfarenhet av sammansatt karakterisering för att utveckla optimala testmetoder, och tillhandahålla kritiska data för att förbättra projektets design och funktionalitet. 

Riga Technical University (RTU) lägger till sin expertis inom modellering, maskininlärning och utveckling av algoritmer som är nödvändiga för kontinuerlig övervakning och strukturell bedömning av kompositerna. Slutligen, Composite Service Europe AB anpassar projektets mål till nuvarande marknadskrav och framtida trender, vilket säkerställer teknologins kommersiella livskraft. Detta strategiska nätverk säkerställer att projektresultaten är praktiska och marknadsfärdiga.

Datum och finansiering:

  • Planerat startdatum: 04/2024

  • Varaktighet: 36 månader

  • Totala projektkostnader: 1 152 973 euro

  • Ansökt finansiering: 1 118 973 euro

Kontakt, ISIMON-projektet

Senaste nytt från LiU

Florian Trybel

Samarbetet tänjer på fysikens gränser

Teoretikern Florian Trybel har en central roll i skapandet av nya material. Tillsammans med sin kollega inom experimentell forskning i Skottland siktar han på att utöka möjligheterna för material i extrema förhållanden.

Ung kvinna öppnar en dörr

Från teori till terapi

På Psykologmottagningen vid LiU får studenter på psykologprogrammet chans att göra skillnad på riktigt. Utöver en unik möjlighet att omsätta teori i praktik hjälper de patienter med allt från stresshantering, sömnbesvär, nedstämdhet, oro och fobier.

Kaiqian Wang.

Upptäckt om smärtsignalering kan bidra till bättre behandling

LiU-forskare har ringat in den exakta platsen på ett specifikt protein som finjusterar smärtsignalers styrka. Kunskapen kan användas för att utveckla läkemedel mot kronisk smärta som är mer effektiva och har färre biverkningar.