Полимерные композиты: ученые разработали метод прогнозирования усталости материала

Полимерные композиционные материалы применяются в самых разнообразных областях – от стоматологии до авиакосмической промышленности. Определить повреждение таких материалов бывает сложно из-за того, что трещины внутри блока не видны снаружи. Команда исследователей из Германии разработала метод создания композиционных материалов, обнаружить повреждение которых будет значительно легче.

Фото © rdmag.com

Ученые предложили включать в состав материалов кристаллы оксида цинка в форме тетраподов, которые позволяют обнаружить повреждения материала в ультрафиолетовом (УФ) свете. Новая концепция может разрешить проблемы использования композиционных материалов в условиях высокой нагрузки в различных областях от медицинских технологий до производства транспортных средств.

«Способность кристаллов оксида цинка в форме тетраподов люминесцировать давно известна. Согласно нашей рабочей гипотезе, характеристики этой люминесценции в значительной степени изменяются в зависимости от механической нагрузки. Таким образом, мы поняли, что эту особенность можно использовать для обнаружения внутренних повреждений в композиционных материалах», - говорит доктор Йоджендра Мишра с инженерного факультета Кильского университета.

В своем эксперименте ученые добавляли кристаллы оксида цинка в форме тетраподов к силиконовому полимеру (полидиметилсилоксану) и изучали его основные свойства. Они обнаружили, что получившийся композиционный материал прочнее силикона и излучает свет различных цветов при облучении УФ светом. Под воздействием механического стресса интенсивность и цвет излучаемого света меняются.

Как объясняют исследователи, микрокристаллы способны таким образом давать визуальное предупреждение о том, что композиционный материал может разрушиться под воздействием стресса.

Композиционные материалы производят из двух или более компонентов, имеющих различные свойства, таких как силикон и кристаллы оксида цинка, которые вместе обеспечивают лучшие характеристики материала. Такие материалы в зависимости от цели можно сделать легкими, крепкими или недорогими. Профессор Рейнер Аделунг, руководитель исследования, утверждает: «Кристаллы оксида цинка кажутся идеальным компонентом для создания огромного количества специфических композиционных материалов и конструкций, в которых нестабильность может привести к фатальным последствиям».

по материалам  dental-tribune.com