Сотрудники Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН (ИТПМ) исследовали поведение и свойства композитных материалов с люминофорами и выяснили, что такие материалы можно эффективно применять при мониторинге состояния конструкций, а также в строительстве, сообщили в издательстве «Наука в Сибири».
Разработчики 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 не только использоваться 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.
Образцы изготовленных из эпоксидной смолы с люминофором деталей для проведения механических испытанийИзображение: Новосибирский научный центр СО РАН, Татьяна Брусенцева
По словам ученых 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 помещен внутрь конструкции, а не находится на ее поверхности.
По оптоволокну, прикрепленному к датчику, станет передаваться информация о начале разрушения на приемное устройство в виде светового сигнала. Сами конструкции могут быть выполнены из полимерных композитов. Тогда обнаружить деформации будет еще проще, так как сами конструкции подсветятся.
«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 еще 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 еще 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, ученые смогут спрогнозировать, как поведет себя полимерный композит под разными нагрузками.