26 września 2021

 

Badacze z Complex Materials Group na ETH w Zurychu, we współpracy z Uniwersytetem we Fryburgu opracowali nowego typu kompozytowy laminat, który za pomocą fluorescencji sygnalizuje wewnętrzne odkształcenia, co pozwala na wykrycie potencjalnych uszkodzeń na wczesnym etapie powstawania. Kompozytowy materiał ma strukturę warstwową, jest przezroczysty, wytrzymały, a zarazem lekki.

W strukturze kompozytu występują naprzemiennie warstwy polimeru i sztucznej masy perłowej. Rozwijana przez Complex Materials Group technologia uzyskiwania sztucznej masy perłowej polega na równoległym ukształtowaniu mikroskopijnych płytek szkła, które następnie są kompaktowanie, spiekane i zatapiane w żywicy polimerowej. Gotowa struktura jest wyjątkowo twarda i wytrzymała. Z kolei w warstwie polimeru znajdują się cząstki fluorescencyjne, opracowane na Uniwersytecie we Fryburgu. Ich właściwości fluorescencyjne są powiązane z naprężeniami występującymi w materiale. Im większym naprężeniom podlega struktura, tym intensywniejsza luminescencja. To zjawisko pozwala obserwować formację defektów na długo przed wystąpieniem pęknięcia.

Kompozyt sygnalizujacy uszkodzenia
Niewidoczne z zewnątrz pęknięcie rozszerza się w strukturze materiału, który sygnalizuje uszkodzenie poprzez fluorescencję (fot. ACS Appl. Ma­ter. In­ter­faces 2021, 13, 23, 27481–27490. Copy­right 2021 Amer­ican Chem­ical So­ci­ety)

Tego typu właściwości w materiałach kompozytowych mogą znaleźć zastosowanie w strukturach nośnych w budownictwie, motoryzacji czy lotnictwie, gdzie wczesna identyfikacja uszkodzeń ma wielkie znaczenie. Otwarta pozostaje jednak kwestia, czy zaprezentowany wynalazek jest możliwy do produkcji na szerszą skalę.

ethz.ch