Manufacturing USA: Microwave Non-Destructive Evaluation (NDE) with Metamaterial Lens for High Resolution Characterization of Multimaterial Interfaces in Composites

美国制造:使用超材料透镜进行微波无损评估 (NDE),用于复合材料中多材料界面的高分辨率表征

基本信息

  • 批准号:
    1762331
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.43万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-07-01 至 2023-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Fiber reinforced polymer (FRP) composites are used in manufacturing of automotive, aircraft, bridges and civil infrastructures, since they offer excellent strength-to-weight ratios that allow for weight reduction without sacrificing performance. One of the limitations for wide acceptance of FRPs in mass-produced vehicles and structures is joining technology for dissimilar materials, specifically adhesive bonding of FRPs to metals. This award supports fundamental research needed for developing an non-destructive evaluation (NDE) system that will detect manufacturing defects in FRPs such as disbonds, delaminations, resin rich areas, fiber waviness, etc. that need to be captured early to ensure safety and reliability of resulting structures. While the immediate impact area of this award is in NDE imaging for manufacturing innovation, the research has broader applications and impacts to many industry sectors critical to the U.S. economy including biomedical, energy, aerospace, automotive and civil infrastructure. This research crosses the disciplines of manufacturing, electrical engineering, mechanical engineering, materials science and imaging science. It is focused on basic research that impacts the aerospace, automotive, medical products, defense and civil infrastracutre sectors, and therefore directly impacts economic welfare and national security. The multi-disciplinary approach will help broaden participation of underrepresented groups in research and positively impact engineering education. The PIs are active participants in MSU's existing ENSURE program (Engineering Summer Undergraduate Research Experience) and NSF funded HSHS program (High School Honors Science), which are both excellent avenues to recruit a diverse set of students from underrepresented and minority groups to engage in this project.The main objective of this project is to develop a novel, hybrid electromagnetic imaging system (HEMIS) that combines microwave NDE measurements, time reversal data-processing and a specially designed metamaterial lens that will allow focusing of energy at selected locations such as the bond lines in multimaterial composite joints. The major research contributions of the project include: 1) design of a novel antenna with appropriate bandwidth, 2) design and fabrication of a metamaterial lens with desired material properties such as negative refractive index and 3) development of time-reversal processing algorithms for interpreting measurement data in terms of bond integrity. An integrated experimental and simulation-based study will be conducted to get a better understanding of the phenomenological aspects of these sensor systems and their interaction with the interfaces. Such an approach will allow exploitation of these sensor systems for a wide range of applications. Successful completion of the project goals will result in an NDE system that will allow rapid inspection of large components, thereby increasing efficiency and reliability of advanced composites manufacturing.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
纤维增强聚合物(FRP)复合材料用于制造汽车,飞机,桥梁和民用基础设施,因为它们提供了出色的强度重量比率,可以减轻体重,而无需牺牲性能。在大规模生产的车辆和结构中广泛接受FRP的局限性之一是将技术与不同的材料,特别是FRP与金属的粘合键合。该奖项支持开发非破坏性评估(NDE)系统所需的基础研究,该系统将检测FRPS中的制造缺陷,例如悬而未决,分层,树脂丰富的区域,纤维波动等,需要尽早捕获,以确保所得结构的安全性和可靠性。尽管该奖项的直接影响领域是NDE成像制造创新的成像,但该研究对许多对美国经济至关重要的行业的应用和影响更广泛,包括生物医学,能源,航空航天,汽车和民用基础设施。这项研究跨越了制造,电气工程,机械工程,材料科学和成像科学的学科。它的重点是影响航空航天,汽车,医疗产品,国防和民用基础部门的基础研究,因此直接影响经济福利和国家安全。多学科的方法将有助于扩大代表性不足的群体在研究中的参与,并积极影响工程教育。 The PIs are active participants in MSU's existing ENSURE program (Engineering Summer Undergraduate Research Experience) and NSF funded HSHS program (High School Honors Science), which are both excellent avenues to recruit a diverse set of students from underrepresented and minority groups to engage in this project.The main objective of this project is to develop a novel, hybrid electromagnetic imaging system (HEMIS) that combines microwave NDE measurements, time逆转数据处理和专门设计的超材料镜头,将允许在选定位置(例如多材料复合接头中的键线)聚焦能量。该项目的主要研究贡献包括:1)具有适当带宽的新型天线的设计,2)具有所需材料特性的超材料镜头的设计和制造,例如负折射率和3)开发时间逆转处理算法,以用键合成术语来解释测量数据。 将进行一项综合实验和基于仿真的研究,以更好地了解这些传感器系统的现象学方面及其与接口的相互作用。这种方法将允许对这些传感器系统进行广泛应用。成功完成项目目标将导致NDE系统,该系统将允许快速检查大型组件,从而提高了高级复合材料制造的效率和可靠性。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛影响的审查标准来通过评估来获得支持的。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Enhancement of Microwave Imaging Using a Metamaterial Lens
  • DOI:
    10.1109/jsen.2019.2903454
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Mukherjee, Saptarshi;Su, Zhiyi;Tamburrino, Antonello
  • 通讯作者:
    Tamburrino, Antonello
Enhancement of microwave time reversal imaging using metallic reflectors
  • DOI:
    10.1016/j.ndteint.2019.102192
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    S. Mukherjee;Xiaodong Shi;Srijan Datta;Yiming Deng;S. Udpa;L. Udpa
  • 通讯作者:
    S. Mukherjee;Xiaodong Shi;Srijan Datta;Yiming Deng;S. Udpa;L. Udpa
Subwavelength Microwave Imaging System using a Negative Index Metamaterial Lens
使用负折射率超材料透镜的亚波长微波成像系统
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Srijan Datta, Xiaodong Shi
  • 通讯作者:
    Srijan Datta, Xiaodong Shi
Microwave imaging sensor system using metamaterial lens for subwavelength resolution
使用超材料透镜实现亚波长分辨率的微波成像传感器系统
  • DOI:
    10.1016/j.ndteint.2023.102908
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Datta, Srijan;Upda, Lalita
  • 通讯作者:
    Upda, Lalita
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Lalita Udpa其他文献

Guided wave monitoring of Nano-Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> reinforced thermoplastic adhesive in manufacturing of reversible composite lap-joints using targeted electromagnetic heating
  • DOI:
    10.1016/j.ndteint.2021.102481
  • 发表时间:
    2021-09-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Rajendra Prasath Palanisamy;Oleksii Karpenko;Suhail Hyder Vattathurvalappil;Yiming Deng;Lalita Udpa;Mahmoodul Haq
  • 通讯作者:
    Mahmoodul Haq

Lalita Udpa的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Lalita Udpa', 18)}}的其他基金

IRES: U.S.-India Summer Research Experience in Nondestructive Evaluation Technologies for Michigan State University Students at the Indian Institute of Technology-Madras, Chennai.
IRES:美国-印度在钦奈印度理工学院马德拉斯分校为密歇根州立大学学生提供无损评估技术夏季研究经验。
  • 批准号:
    1064641
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 40.43万
  • 项目类别:
    Standard Grant
U.S.-Romania Engineering Research on New Methods for Computing Electromagnetic Fields Generated by Transducers of Arbitrary Shapes
美国-罗马尼亚工程研究计算任意形状传感器产生的电磁场的新方法
  • 批准号:
    0303914
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 40.43万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

美国对华高科技企业出口管制:触发机制、创新影响与应对策略
  • 批准号:
    72303146
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
美国推动供应链重塑对中国经济的影响及对策研究
  • 批准号:
    72373076
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    41 万元
  • 项目类别:
    面上项目
制裁冲击与公司财务行为:基于美国对华管制清单的研究
  • 批准号:
    72372172
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    40.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
美国白蛾性信息素结合蛋白响应杀虫剂的分子机制
  • 批准号:
    32371890
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
AMPK信号调控美国白蛾海藻糖代谢与几丁质合成的分子机理
  • 批准号:
    32371880
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

国際バカロレアの構成主義的な学びを生かした主体的,探究的な美術教育の研究
利用国际文凭建构主义学习的独立探索性艺术教育研究
  • 批准号:
    24K06049
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40.43万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
日韓国交正常化(1965)と日韓美術交流―植民地解放後の変化に着目して
日韩邦交正常化(1965)与日韩艺术交流:聚焦殖民解放后的变化
  • 批准号:
    24K15944
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40.43万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
国公立美術館における障害者等の芸術に対するキュレーションの最適化
国家公共艺术博物馆残疾人艺术策展的优化
  • 批准号:
    23K25290
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40.43万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
ガンダーラ仏伝美術の東漸―中央アジア・中国との比較研究を中心に
犍陀罗佛教艺术的东方进程——以中亚和中国的比较研究为重点
  • 批准号:
    24KJ0095
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40.43万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
美術商・博文堂の研究―中国書画碑帖の日本流入の実態
画商白文堂研究:中国书画古迹涌入日本的现实
  • 批准号:
    24K03492
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40.43万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了