 Повреждения, развивающиеся в материале может быть трудно найти, пока что-то не сломается или выйдет из строя. Новая система индикации повреждений полимеров автоматически выделяет области, которые являются треснувшими, поцарапанными или напряженными, позволяя инженерам решать проблемные участки, прежде чем они становятся более проблематичными.
Система раннего предупреждения будет особенно полезна в таких приложениях, как нефтепроводы, воздушный и космический транспорт и автомобилей - системы, где сбой одной части может привести к дорогостоящим последствиям, которые трудно исправить.
Полимеры подвергаются повреждению в виде небольших трещин, которые часто трудно обнаружить. Даже в малых масштабах, повреждения трещины могут существенно повлиять на целостность и функциональность полимерных материалов. Исследователи разработали очень простой, но элегантный материал, автономно указывающий на механические повреждения.
Исследователи встроили крошечные микрокапсулы рН-чувствительного красителя в эпоксидную смолу. Если полимер образует трещины или подвергается царапинам, нагрузке или перелому, то капсулы ломаются. Краситель вступает в реакцию с эпоксидной смолой, в результате чего происходит значительное изменение цвета от светло-желтого до ярко-красного - и не требуется никаких дополнительных химических веществ или активаторов.
Чем глубже царапины или трещины, тем больше микрокапсул разрушаются, и тем интенсивнее становится цвет. Это помогает оценить степень повреждения. Тем не менее, крошечных микроскопических трещин около 10 микрометров достаточно, чтобы вызвать изменение цвета, позволяя пользователю знать, что материал потерял некоторую часть его структурной целостности.
Определение ущерба до значительной коррозии или других проблем, которые могут произойти, обеспечивает повышенную безопасность и надежность для покрытых структур и композитов.
Исследователи показали, что система индикации повреждений хорошо работает для различных полимерных материалов, которые могут быть применены для покрытия различных подложек, включая металлы, полимеры и стекла. Они также обнаружили, что система имеет долгосрочную стабильность – ни одна утечка микрокапсул не производит ложные срабатывания, и никакого выцветания не происходит.
В дополнение к предотвращению непредвиденного и дорогостоящего отказа, другое экономическое преимущество систем микрокапсул заключается в низкой стоимости. Полимеру нужно только 5 процентов микрокапсул, проявляющих превосходную способность индикации повреждения, так что он является экономически эффективным.
Теперь, исследователи изучают дальнейшее применение для системы показателей - такое, как ее применение к волоконно-армированным композитам, а также интеграция с предыдущей работой в самовосстановлении системы.
|
