德国的电学检测将裂纹“一网打尽”

材料牛注：纤维复合材料中的裂纹大大降低了材料强度，而裂纹的检测又会加重材料负担，进退维谷中，看科学家制成“电网”，实时检测裂纹。

在ISAFAN的研究计划中，TH Koln的科学家改良了纤维复合材料裂纹的检测方法。该新技术已申请专利，不久便能准确检测纤维破坏中的裂纹，还可以降低昂贵的纤维复合材料的维护费用。

德国TH Koln大学的研究团队发现了一种能融入复合部件中监测裂纹的二极管矩阵基质。该项目发言人Jochen Blaurock教授解释道：“我们将最新的电气技术应用于串联的传导路径中，若材料内部存在裂纹，阻断其传导路径，系统会立即将此次电学性质的改变记录下来。”

精确的定位检测

在之前的裂纹测试中，复合材料的纤维成分常常要承受较大的超声波。由于该传导路径以毫秒为单位进行计时，每时每刻都在监控复合成分的性质变化，所以这项新技术能迅速检测到裂纹并采取合适的解决措施，同时定位更加准确，矩阵网络更为紧密。这项技术适用于各种形状的复合纤维材料，目前研究团队在寻找一种更为合适的二极管矩阵材料。Blaurock教授表示：“除了传导性之外，更为重要的是二极管材料裂纹的延伸率，应与被监控的材料相似，即纤维复合材料和传导路径应有着相似的机械力学性质。若其中之一延伸速度过快，便无法准确检测裂纹。”

为了使这项新技术适用于大量生产的工业，该团队目前发现了将二极管矩阵高效集成于复合材料的方法。Blaurock说：“我们仍在寻求工业合作伙伴，理论上该二极管线矩阵适用于在生产过程中合成薄片。”

产品寿命周期

除了能直接检测裂纹破坏，研究团队还试图预测材料疲劳强度和剩余使用寿命。由于该复合成分受到音波的刺激后，系统随之产生回应，也就是若该成分的性质发生改变，我们将能检测到该成分对音波的反应，使用统计学和物理学模型，就能预测其使用寿命。另外，风能系统的研究者也能在维护周期中利用这种方法检测到叶片材料存在的寿命问题。

原文链接：Immediate detection of damage in fiber composite materials

本文由编辑部杨洪期提供素材，李妹编译，点我加入材料人编辑部。