Повреждение, которое развивается в материале, трудно заметить, пока он не ломается или не выйдет из строя.Новая система индикации полимерных материалов, разработанная инженерами University of Illinois at Urbana-Champaign, автоматически выделяет области, которые треснули, поцарапались или напряженны, позволяя инженерам отремонтировать проблемные участки.
Такая система раннего предупреждения будет особенно полезно в таких приложениях, как нефтепроводы, воздушный и космический транспорта, а также в автомобилях. Один из изобретателей метода Nancy Sottos говорит: «Полимеры подвержены повреждениям в виде небольших трещин, которые часто трудно обнаружить. Но даже в малых масштабах, трещины могут существенно повлиять на целостность и функциональность полимерных материалов.Мы разработали очень простой, но элегантный способ указывать на механические повреждения».
Исследователи встроили крошечные микрокапсулы рН-чувствительного красителя в эпоксидную смолу.Если в полимер образуется трещина или царапина, капсулы разрушаются.Краситель вступает в реакцию с эпоксидной смолой, в результате чего происходит значительное изменение цвета от светло-желтого до ярко-красного, при этом не требуется никаких дополнительных химических веществ или активаторов.
Чем глубже царапина или трещины, тем больше микрокапсул разрушается, и тем интенсивнее становится цвет.Это помогает оценить степень повреждения.Тем не менее, крошечной микроскопической трещины в 10 микрометров достаточно, чтобы вызвать изменение цвета, позволяя экспертам узнать, что материал структурную целостность.
Исследователи показали, что такая система индикации повреждения хорошо работает для различных полимерных материалов, которые применяются для покрытия различных подложек, включая металлы, полимеры и стекло.Они также обнаружили, что система имеет долгосрочную стабильность, не допуская утечки микрокапсул и ложных срабатываний. В дополнение к предотвращению непредвиденных и дорогостоящих отказов, другим преимуществом системы микрокапсул является низкая стоимость, сказал Sottos. «Полимеру нужно только 5 процентов микрокапсул, которые проявляют превосходную способность индикации повреждения», отметил Sottos.«Он является экономически эффективным».