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資料來源：Tomoki Uchiyama， Chao-Nan Xu et al.

識別和修復老化的基礎設施同樣具有挑戰(zhàn)性。然而，日本東北大學的研究人員通過開發(fā)一種創(chuàng)新型新材料，使這一過程變得更加容易。這種材料會對機械刺激做出反應，通過一種叫做"余輝"的發(fā)光效應記錄應力歷史。通過將這種材料應用于結構表面，研究人員可以觀察余輝的變化，從而確定材料所經歷的應力大小。

東北大學教授、該研究的通訊作者徐朝南指出："我們的材料之所以具有真正的創(chuàng)新性，是因為它無需電源、復雜的設備或現(xiàn)場觀察即可運行，而且很容易與物聯(lián)網技術相結合。"

在日本，基礎設施老化已成為一個重大問題，導致對可防止事故和/或延長結構壽命的新診斷技術的需求增加。

機械發(fā)光材料在受到機械刺激時會發(fā)出熒光，將這種材料應用于結構表面可以開發(fā)出裂縫檢測和應力可視化等技術。但是，只有在機械刺激的瞬間才能觀察到發(fā)光，而且無法檢索到過去機械刺激的信息。

本研究首次通過余輝展示了多壓電機械發(fā)光材料 Li0.12Na0.88NbO3的應力記錄（MR）功能。與只能實時測量機械信息的傳統(tǒng) ML 材料不同，新型 MR 功能有望在捕捉應力的歷史分布方面發(fā)揮重要作用。圖片來源：Tomoki Uchiyama、Chao-Nan Xu 等人

研究人員探索了各種能夠記錄過去機械負載歷史的材料。這些材料通常將應力發(fā)光材料與光敏材料結合在一起，形成一個材料在機械應力作用下發(fā)光的系統(tǒng)，這種光可以被保存下來，隨后通過分析重建應力歷史。然而，這些材料面臨著一些挑戰(zhàn)：復雜的分層結構、暗反應和長期記錄性能。此外，雖然某些熒光團在受熱時會顯示過去的負載歷史，但其應用僅限于能夠承受高溫的材料。

徐和她的同事發(fā)現(xiàn)了一種利用摻雜Pr的Li0.12Na0.88NbO3（LNNO）記錄應力的簡單而環(huán)保的方法。這種 LNNO 具有機械記錄功能，這意味著它甚至可以檢索過去的應力事件。

要檢索過去的應力信息，可在物體表面涂上一層 LNNO，然后用手電筒照射。LNNO 產生的余輝可通過攝像頭或光傳感器進行測量。研究表明，余輝圖像與通過有限元法分析獲得的結果在數(shù)量上相吻合。此外，研究還證實，即使在五個月后，LNNO 仍能保留這些應力信息。

徐補充說："我們的研究成果有望緩解結構診斷方面的人才短缺問題，并降低成本。"

編譯自/ScitechDaily