美国研制多用途损伤检测传感器

    消费者需要高能效的车辆和高性能的运动商品,市政当局需要耐候性的桥梁,制造商需要有效的方式制造安全的汽车和飞机,所有的这一切都需要新型轻质、节能复合材料,即使长期暴露在外或面对结构性压力,也不会断裂。

    为实现这一目的,美国家标准技术研究院(NIST)的研究人员寻找到一种方法,即将纳米级的损伤传感探针嵌入到由轻型复合材料制成的环氧树脂和网丝中,可加速新型基础设施、航空航天和消费材料发展。探针,即熟知的机械响应,能够加速产品测试和有可能减少多种新型开发的测试时间和所需材料。

    NIST团队利用罗丹明内酰胺(RS)染料设计一种探针,通过加力反应将染料从暗态变成浅色状态。在实验中,分子附着在环氧基复合材料的丝纤维中。随着越来越多的压力施加在复合材料中,压力和拉力反应在RS染料上,使得在激光照射时发出荧光。虽然这种变化肉眼无法看见,但NIST设计和制造了红外激光和显微镜可以用来拍摄复合材料内部的图片,能够展示复合材料内部最微小的断裂和裂缝,揭示纤维的断点。这个结果发表在《Advance Materials Interfaces》杂志上。

    NIST研究小组计划进一步拓展他们的研究,探索如何将这种探针用于其它复合材料。他们还想使用类似的传感器来提高复合材料的性能,如极寒极热。对能够长时间耐受暴露水中的复合材料有极其巨大的需求,特别是用于建设更具弹性的基础设施部件,如桥梁和风力涡轮机的巨型叶片。研究小组将继续搜寻更多测量损伤传感器的方法,比如本研究中使用的传感器,可用于改进现有复合材料和为未来复合材料建立新的标准,从而保证这些材料是安全、坚固和可靠的。


            
主办单位:科学技术部国际合作司     地 址:北京市复兴路乙15号       邮 编:100826
版权所有    未经同意    不得转载
京ICP备05017536号