苏黎世联邦理工学院的研究人员开发了一种新型层压板，一旦材料变形，它就会改变颜色。通过这种方式，材料研究人员表示，这是一种可以自我检查的轻质复合材料。



轻质结构已进入许多领域，尤其是汽车制造、造船和飞机制造。除了铝、镁或钛等传统轻质金属外，承重应用越来越多地采用复合材料。这推动了对开发新技术和方法的并发需求，以及早检测这些尚未充分研究的材料的损坏甚至可能的故障。



苏黎世联邦理工学院复杂材料小组的研究人员与弗里堡大学的研究人员合作，现在采用了一种最近在材料研究中引起关注的方法：他们创造了一种轻质材料，使用颜色变化来指示内部变形从而可能在早期发生材料故障。由单层组成，它们的层压板是半透明的，抗断裂，但非常轻。



人造珍珠母贝结合聚合物



该层压板由塑料聚合物和人造珍珠母或珍珠母的交替层组成。后者是复杂材料实验室的专长，以贻贝壳的生物例子为蓝本。它由无数平行排列的玻璃片组成，使用聚合树脂将其压实、烧结和固化。这使得它非常坚硬和抗断裂。



第二层由聚合物组成，研究人员在其中添加了弗里堡大学专门为此应用合成的指示剂分子。一旦聚合物受到拉伸力，分子就会被激活，这会改变其荧光。材料拉伸得越多，这些分子被激活的越多，荧光就越强。



荧光表示过应力部件



我们使用荧光分子是因为你可以很好地测量荧光的增加，而且你不必依赖主观感知，该研究的主要作者 Tommaso Magrini 说，该研究最近发表在ACS Applied Materials and Interfaces 杂志上。 . 该系统还可以设置为产生从外部可直接感知的颜色变化。但是，对颜色的感知是主观的，很难就材料的变化得出结论。



在荧光的帮助下，研究人员现在甚至可以在断裂形成之前识别复合材料内的过应力区域。这允许在发生灾难性故障之前及早检测结构中的脆弱区域。新型层压板的一种可能应用是建筑物、飞机或车辆中承重结构的部件，在这些部件中，必须在早期检测它们的故障。



然而，这种材料能否以及如何以工业规模生产还有待观察。到目前为止，它仅作为概念证明存在于实验室规模。

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来源：贤集网
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