|
Новый материал показывает повреждения люминесценцией
|
|
|
|
Выявить разрушающуюся инфраструктуру иногда так же сложно, как и исправить ее. Однако этот процесс стал проще благодаря инновационному материалу, разработанному исследователями из Университета Тохоку. Подробная информация о результатах исследования была опубликована в журнале Applied Physics Letters 25 апреля 2024 года. Материал реагирует на механические воздействия, регистрируя историю напряжений с помощью люминесцентного эффекта, называемого послесвечением. Эта информация сохраняется в течение длительного времени, и, нанося материал на поверхности конструкций, исследователи могут наблюдать изменения в послесвечении, чтобы определить степень напряжения, которое испытал материал. "Что делает наш материал по-настоящему инновационным, так это то, что он работает без источника питания, сложного оборудования или наблюдения на месте и легко комбинируется с технологией Интернета вещей", - отмечает профессор университета Тохоку и автор исследования Чао-Нань Сюй.
|
|
|
В Японии стареющая инфраструктура стала серьезной проблемой, что привело к росту спроса на новые диагностические технологии, которые предотвращают несчастные случаи и/или продлевают срок службы сооружений. Механолюминесцентные материалы проявляют свечение при механическом воздействии, и такие технологии, как обнаружение трещин и визуализация напряжений, были разработаны путем нанесения этого материала на поверхность конструкций. Но свечение можно наблюдать только в момент механического воздействия, и информация о прошлых механических воздействиях не может быть восстановлена. Исследователи изучили различные материалы, способные фиксировать прошлые истории механических нагрузок. Эти материалы обычно сочетают люминесцентные материалы с фоточувствительными материалами, создавая систему, в которой материал излучает свет в ответ на механическое воздействие, и этот свет может быть сохранен и позже проанализирован для реконструкции истории воздействия.
|
|
|
|
Однако эти материалы сталкиваются с рядом проблем: сложной структурой слоев, темновыми реакциями и длительной производительностью записи. Кроме того, хотя некоторые флуорофоры показывают прошлую историю загрузки при нагревании, их применение ограничено материалами, способными выдерживать высокие температуры. Сюй и ее коллеги обнаружили простой и экологически чистый метод регистрации напряжения, используя Pr-легированный Li0,12Na0,88NbO3 (LNNO). Этот LNNO обладал функцией механической записи, что означало, что он мог восстанавливать даже прошлые стрессовые события. Чтобы получить информацию о прошлых нагрузках, LNNO наносится в виде покрытия на поверхность объекта, а затем облучается фонариком. Остаточное свечение, создаваемое LNNO, можно измерить с помощью камер или датчиков освещенности. Исследование показало, что изображение послесвечения количественно соответствует результатам, полученным с помощью анализа методом конечных элементов. Кроме того, исследование подтвердило, что LNNO сохраняет эту информацию о напряжении даже по прошествии пяти месяцев. "Ожидается, что наши результаты позволят устранить нехватку рабочей силы при структурной диагностике и снизить затраты", - добавляет Сюй.
|
|
|
|
Источник
|
