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 蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員開發(fā)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(zhì)復(fù)合材料。



輕質(zhì)結(jié)構(gòu)已進(jìn)入許多領(lǐng)域，尤其是汽車制造、造船和飛機(jī)制造。除了鋁、鎂或鈦等傳統(tǒng)輕質(zhì)金屬外，承重應(yīng)用越來越多地采用復(fù)合材料。這推動了對開發(fā)新技術(shù)和方法的并發(fā)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(lián)邦理工學(xué)院復(fù)雜材料小組的研究人員與弗里堡大學(xué)的研究人員合作，現(xiàn)在采用了一種最近在材料研究中引起關(guān)注的方法：他們創(chuàng)造了一種輕質(zhì)材料，使用顏色變化來指示內(nèi)部變形從而可能在早期發(fā)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(jié)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(fù)雜材料實驗室的專長，以貽貝殼的生物例子為藍(lán)本。它由無數(shù)平行排列的玻璃片組成，使用聚合樹脂將其壓實、燒結(jié)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(xué)專門為此應(yīng)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(qiáng)。



熒光表示過應(yīng)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(fā)表在ACS Applied Materials and Interfaces 雜志上。 . 該系統(tǒng)還可以設(shè)置為產(chǎn)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(jié)論。



在熒光的幫助下，研究人員現(xiàn)在甚至可以在斷裂形成之前識別復(fù)合材料內(nèi)的過應(yīng)力區(qū)域。這允許在發(fā)生災(zāi)難性故障之前及早檢測結(jié)構(gòu)中的脆弱區(qū)域。新型層壓板的一種可能應(yīng)用是建筑物、飛機(jī)或車輛中承重結(jié)構(gòu)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(yè)規(guī)模生產(chǎn)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(guī)模。

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