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瑞士研发可自我检查断裂的轻型复合材料 可用于建筑物、汽车等

盖世汽车 Fairy 2021-08-24 11:12:36

盖世汽车讯 据外媒报道,瑞士苏黎世联邦理工大学(ETH Zurich)的研究人员研发了一种新型层压板,一旦材料变形,就会变色。如此一来,研究人员研发了一种能够进行自我检查的轻型复合材料。

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材料内部断裂,一旦有损坏迹象就会发出荧光(图片来源:苏黎世联邦理工大学)

轻型结构在很多领域中都有应用,特别是汽车制造、造船和飞机制造领域。除了铝、镁或钛等传统轻量化材料,承载应用越来越多地采用复合材料,这也促使人们同时研发新技术和新方法,以提早探测在研材料是否损坏或者甚至完全失效。

苏黎世联邦理工大学复合材料小组的研究人员与弗里堡大学(University of Fribourg)的研究人员合作,采用了一种最近在材料研究领域获得关注的方法:他们打造了一种轻量化材料,能够利用颜色变化指示内部变形,因而在早期了解到材料可能出问题。此类层压板材料由单独的各层材料组成,属于半透明材质,具有抗断裂的特性,重量还非常轻。

人造珍珠层与复合物结合而成

该层压板由塑料聚合物和人造珍珠层交替层压而成。人造珍珠层由贻贝壳建模而成,由无数平行排列的玻璃片组成,而此类玻璃片采用了聚合物树脂进行压实、烧结和固化,因而极其坚硬且耐断裂。

第二层由一种聚合物组成。研究人员在其中添加了一种指示分子,此种指示分子由弗里堡大学特地为此应用而合成。一旦聚合物受到拉伸力,该分子就会被激活,从而改变其荧光性。而材料拉伸得越多,被激活的分子也越多,荧光也会越强烈。

荧光指示超应力部分

在荧光的帮助下,研究人员现在可以在改复合材料中识别出超应力区域,甚至能够在断裂形成之前就识别出。因此,在灾难性的故障发生之前,能够提前检测出结构中的脆弱区域。此种新型层压板材料可能会应用于建筑物、飞机或车辆的承重结构部件中。

不过,此种材料能否以及如何实现工业化生产尚不可知。截至目前,该材料只存在于实验室的概念验证中。