Sciencemag.cz
Doporučujeme
Výzkumníci z ETH Zurich a University of Fribourg vyvinuli nový typ laminátu, který mění barvu, jakmile se materiál deformuje. Znamená to jednoduchý způsob kontroly kvality, umožňující ihned zaregistrovat případné poškození.
V automobilovém průmyslu, při stavbě lodí, letadel i budov se vedle lehkých kovů (hliník, hořčík, titan…) ve stále větší míře využívají i lehké kompozitní materiály. To samozřejmě současně vyvolává potřebu vývoje nových technik pro včasnou detekci narušení jejich struktury, aby se tak předešlo možnému selhání materiálu.
Nově připravený laminát, složený z jednotlivých vrstev, je průsvitný, odolný proti zlomení a přitom velmi lehký. V zásadě má jít o kombinaci umělé perleti s polymery. Obě tyto složky se střídají ve vrstvách. Samotná umělá perleť se skládá z mnoha paralelně uspořádaných skleněných destiček, které jsou zhutněny, slinuty a zpevněny pomocí polymerní pryskyřice. Díky tomu je extrémně tvrdá a odolná proti rozbití.
Druhou vrstvu tvoří polymer, do kterého vědci přidali speciálně pro tento případ syntetizovanou molekulu fungující jako indikátor. Molekula se aktivuje, jakmile na polymer působí tahové síly, a tím se změní její fluorescence. Čím více se materiál natahuje a čím více těchto molekul se aktivuje, tím intenzivnější je i fluorescence, která tak ukazuje na přetížené části. Nárůst záření lze velmi dobře měřit i detektory, a nespoléhat se tak na subjektivní vnímání. Fluorescence umožňuje identifikovat přetížená místa v kompozitním materiálu ještě před vznikem vlastních trhlin, takže by mělo být dost času na signál zareagovat a součástku vyměnit, případně opravit.
Tommaso Magrini et al, Tough Bioinspired Composites That Self-Report Damage, ACS Applied Materials & Interfaces (2021). DOI: 10.1021/acsami.1c05964
Zdroj: ETH Zurich / Phys.org
