哪里破了亮哪里!新型輕質材料通過顏色變化來指示內部變形
文章來源:賢集網 更新時間:2021-08-25 15:48:23
蘇黎世聯邦理工學院的研究人員開發了一種新型層壓板,一旦材料變形,它就會改變顏色。通過這種方式,材料研究人員表示,這是一種可以自我檢查的輕質復合材料。
輕質結構已進入許多領域,尤其是汽車制造、造船和飛機制造。除了鋁、鎂或鈦等傳統輕質金屬外,承重應用越來越多地采用復合材料。這推動了對開發新技術和方法的并發需求,以及早檢測這些尚未充分研究的材料的損壞甚至可能的故障。
蘇黎世聯邦理工學院復雜材料小組的研究人員與弗里堡大學的研究人員合作,現在采用了一種最近在材料研究中引起關注的方法:他們創造了一種輕質材料,使用顏色變化來指示內部變形從而可能在早期發生材料故障。由單層組成,它們的層壓板是半透明的,抗斷裂,但非常輕。
人造珍珠母貝結合聚合物
該層壓板由塑料聚合物和人造珍珠母或珍珠母的交替層組成。后者是復雜材料實驗室的專長,以貽貝殼的生物例子為藍本。它由無數平行排列的玻璃片組成,使用聚合樹脂將其壓實、燒結和固化。這使得它非常堅硬和抗斷裂。
第二層由聚合物組成,研究人員在其中添加了弗里堡大學專門為此應用合成的指示劑分子。一旦聚合物受到拉伸力,分子就會被激活,這會改變其熒光。材料拉伸得越多,這些分子被激活的越多,熒光就越強。
熒光表示過應力部件
我們使用熒光分子是因為你可以很好地測量熒光的增加,而且你不必依賴主觀感知,該研究的主要作者 Tommaso Magrini 說,該研究最近發表在ACS Applied Materials and Interfaces 雜志上。 . 該系統還可以設置為產生從外部可直接感知的顏色變化。但是,對顏色的感知是主觀的,很難就材料的變化得出結論。
在熒光的幫助下,研究人員現在甚至可以在斷裂形成之前識別復合材料內的過應力區域。這允許在發生災難性故障之前及早檢測結構中的脆弱區域。新型層壓板的一種可能應用是建筑物、飛機或車輛中承重結構的部件,在這些部件中,必須在早期檢測它們的故障。
然而,這種材料能否以及如何以工業規模生產還有待觀察。到目前為止,它僅作為概念證明存在于實驗室規模。
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