萊斯大學研發出智能蒙皮，可監測結構損傷
無論是在飛機機翼、橋梁還是其他關鍵結構中，裂紋都可能在大到足以被肉眼察覺之前導致災難性的事故。提前對裂紋乃至應變進行監測，是各類工程的緊迫需求。近日，由美國萊斯大學研發的碳納米管應變傳感蒙皮，可在激光照射時發出熒光，顯示結構物的變形情況。
這種智能蒙皮由萊斯大學的Bruce Weisman和Satish Nagarajaiah領導的團隊開發，實際上是一層幾乎看不見的非常薄的薄膜。它由分散在聚合物中的碳納米管底層和由不同類型的聚合物組成的頂部透明保護層組成。這種碳納米管在微觀結構上是卷起的石墨烯，即單原子厚度的碳原子片。
與一般的碳納米管一樣，當受到激光照射時，蒙皮中的碳納米管會發出熒光。蒙皮所承受的機械應變大小不同，碳納米管就會發出不同波長的熒光。因此，通過分析納米管發射的近紅外光的波長，手持讀取設備就可以確定施加在皮膚任何一個區域上的應變量――從而確定施加在蒙皮下結構物的應變量。
研究團隊已經在鋁棒上對蒙皮開展了測試。試驗鋁棒在一個開孔處產生了肉眼不可見的應力集中，但一旦敷上傳感蒙皮，在激光照射時就能很直觀地顯示結構薄弱區域的位置。
此外，這種蒙皮對應變的分辨率也非常高。一般的標準應變傳感器的空間分辨率為幾毫米，反映的是幾毫米區域內的平均應變，但這種智能蒙皮可以顯示相距僅1mm的不同位置的應變差異。研究人員表示，未來應變分辨率精度還可以進一步縮小到目前的1/20。目前，研究團隊正致力于開發和改進應變讀取設備，并推動碳納米管智能蒙皮的商業化。
（來源：中國船舶工業綜合技術經濟研究）
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