Сотрудники Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН исследовали поведение и свойства композитных материалов с люминофорами и выяснили, что такие материалы можно эффективно применять при мониторинге состояния конструкций, а также в строительстве.
Специалисты создали образцы полимерных композитов, наполненных частицами люминофора, диспергируя частицы с помощью ультразвука в матрице из эпоксидной смолы. При подробном изучении таких материалов выяснилось, что они могут использоваться не только в качестве источника для освещения в городской инфраструктуре, но и применяться в строительной и промышленной сфере в качестве самостоятельных материалов, а также использоваться для диагностики деформации строительных конструкций.
Изображение частиц люминофора, полученное с помощь растрового электронного микроскопа
Композитные материалы обладают рядом преимуществ. Например, они прочные и жёсткие, лёгкие, стойкие к разным видам коррозии и экологичные. Кроме того, они подлежат переработке, что даёт им еще одно преимущество — экономичность. Для производства композитов не требуется много электроэнергии, к тому же они способны выдерживать значительные перепады температур.
По словам учёных ИТПМ СО РАН, созданные ими материалы в качестве датчиков смогут справляться с диагностикой структурного состояния (деформации, разрушения) конструкций, как на поверхности, так и внутри зданий, на мостах, балках или в местах сварки трубопроводов.
Такие датчики будут фиксировать зарождающиеся трещины, деформации на конструкции, подсвечивая их. Свечение будет видно, даже если датчик помещён внутрь конструкции, а не находится на её поверхности. По оптоволокну, прикреплённому к датчику, станет передаваться информация о начале разрушения на приёмное устройство в виде светового сигнала. Сами конструкции могут быть выполнены из полимерных композитов. Тогда обнаружить деформации будет ещё проще, так как сами конструкции подсветятся.
Образцы изготовленных из эпоксидной смолы с люминофором деталей для проведения механических испытаний
«Итогом нашего исследования станет создание уникального композита, который будет обладать высокой конкурентоспособностью и перспективами для внедрения в промышленное производство в качестве энергосберегающего уличного освещения, а ещё его можно использовать для диагностики повреждений композитных, железобетонных и других конструкций», — рассказала старший научный сотрудник ИТПМ СО РАН кандидат физико-математических наук Татьяна Александровна Брусенцева.
В дальнейшем планируется провести ещё ряд экспериментов, которые покажут зависимость интенсивности свечения от приложенного напряжения. Полученные данные можно будет внести в специальную программу, которая пока находится на стадии разработки. В ней станут видны все разрушения конструкции. Помимо этого, учёные смогут спрогнозировать, как поведёт себя полимерный композит под разными нагрузками.
Источник: «Наука в Сибири».