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資料來(lái)源：Tomoki Uchiyama， Chao-Nan Xu et al.

識(shí)別和修復(fù)老化的基礎(chǔ)設(shè)施同樣具有挑戰(zhàn)性。然而，日本東北大學(xué)的研究人員通過(guò)開(kāi)發(fā)一種創(chuàng)新型新材料，使這一過(guò)程變得更加容易。這種材料會(huì)對(duì)機(jī)械刺激做出反應(yīng)，通過(guò)一種叫做"余輝"的發(fā)光效應(yīng)記錄應(yīng)力歷史。通過(guò)將這種材料應(yīng)用于結(jié)構(gòu)表面，研究人員可以觀察余輝的變化，從而確定材料所經(jīng)歷的應(yīng)力大小。

東北大學(xué)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?yàn)樗鼰o(wú)需電源、復(fù)雜的設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)觀察即可運(yùn)行，而且很容易與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合。"

在日本，基礎(chǔ)設(shè)施老化已成為一個(gè)重大問(wèn)題，導(dǎo)致對(duì)可防止事故和/或延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命的新診斷技術(shù)的需求增加。

機(jī)械發(fā)光材料在受到機(jī)械刺激時(shí)會(huì)發(fā)出熒光，將這種材料應(yīng)用于結(jié)構(gòu)表面可以開(kāi)發(fā)出裂縫檢測(cè)和應(yīng)力可視化等技術(shù)。但是，只有在機(jī)械刺激的瞬間才能觀察到發(fā)光，而且無(wú)法檢索到過(guò)去機(jī)械刺激的信息。

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

研究人員探索了各種能夠記錄過(guò)去機(jī)械負(fù)載歷史的材料。這些材料通常將應(yīng)力發(fā)光材料與光敏材料結(jié)合在一起，形成一個(gè)材料在機(jī)械應(yīng)力作用下發(fā)光的系統(tǒng)，這種光可以被保存下來(lái)，隨后通過(guò)分析重建應(yīng)力歷史。然而，這些材料面臨著一些挑戰(zhàn)：復(fù)雜的分層結(jié)構(gòu)、暗反應(yīng)和長(zhǎng)期記錄性能。此外，雖然某些熒光團(tuán)在受熱時(shí)會(huì)顯示過(guò)去的負(fù)載歷史，但其應(yīng)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(yīng)力的簡(jiǎn)單而環(huán)保的方法。這種 LNNO 具有機(jī)械記錄功能，這意味著它甚至可以檢索過(guò)去的應(yīng)力事件。

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

徐補(bǔ)充說(shuō)："我們的研究成果有望緩解結(jié)構(gòu)診斷方面的人才短缺問(wèn)題，并降低成本。"

編譯自/ScitechDaily