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復合材料損壞預警系統:用于監視廣泛使用的復合材料(稱為纖維增強聚合物(FRPs))的變化,中國建材網,cnprofit.com
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復合材料損壞預警系統:用于監視廣泛使用的復合材料(稱為纖維增強聚合物(FRPs))的變化
2020年10月29日    閱讀量:17561    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

美國國家標準技術研究院(NIST)的一個團隊開發了一種工具,用于監視廣泛使用的復合材料(稱為纖維增強聚合物(FRPs))的變化,這種變化在從航空航天,基礎設施到風力渦輪機的所有事物中都可以找到。集成到這些材料中的新工具可以幫助評估隨著年齡的增長而發生的損壞。


NIST化學家Jeff Gilman說:“這使我們能夠開發出更好,更耐疲勞的復合材料中國建材網cnprofit.com?!?“我們可以看到光纖何時開始斷裂?,F在,我們有了量化損傷的方法?!?/p>


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自1960年代以來,科學家一直在嘗試使FRP變得更輕,更堅固的方法。這通常意味著測試纖維和樹脂之間的粘合。如以前的出版物中所述,NIST團隊添加了在機械力影響后發出熒光的小分子。這些被稱為“機械生團”的分子會改變顏色或變亮,從而有助于識別纖維和樹脂之間的微小納米級開口或裂縫。


NIST團隊通過在整個復合樹脂中加入機械載體,將這項技術提升到了一個新的水平。盡管肉眼看不到,但最新方法允許科學家使用特殊的顯微鏡成像技術來測量FRP損傷。該方法結合了微量(小于0.1%質量)的稱為若丹明的熒光染料,該染料不會引起材料物理性質的明顯變化。


如果將新的力學載體嵌入到由FRP制成的結構中,則可以廉價且定期地對疲勞進行現場測試。像風力渦輪機這樣的結構,即使在架設數年之后,也經??梢暂p松地進行內部裂縫的掃描。


使用此新工具的最初工作也顯示出對FRP損壞的驚訝。當纖維斷裂時,它發出一種在整個材料中移動的“沖擊波”,《復合材料科學與技術》上發表的有關機械體的新論文的主要作者耶利米·伍德考克解釋說。在過去,據信大多數損壞發生在破損點。


伍德考克說:“我們認為,當觀察結果時,裂紋周圍會出現光暈,顯示出機械力的熒光?!?相反,他們發現損壞發生在距離光纖斷裂點很遠的地方?!熬拖裎覀冎赖卣?,但不知道地震后的海嘯一樣?!?/p>


NIST機理研究還發現,現有測試無意中破壞了材料的強度。反過來,這導致設計師和工程師過度設計FRP。因此,使用機械載體可以降低能源和制造成本,并增加這些材料在工業中的使用方式。


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