Композиты нового поколения сами сообщат о повреждениях
Logo
Cover

Композиты из углеродного волокна считаются идеальным решением для авиации и автомобилестроения — они легкие и прочные. Одна проблема: дефекты могут быть незаметны при осмотре, пока не станет слишком поздно. Ученые из Национальной лаборатории Ок-Ридж нашли способ застраховаться от этого.

Исследователь Крис Боуленд объясняет, что широкое и длительное использование композитов может обернуться катастрофой. «Дефекты можно заметить, лишь когда элемент, сделанный из него, полностью ломается, — говорит Боуленд. — Но если знать, что происходит внутри материала, то появляются огромные возможности: всегда знаешь, когда нужен ремонт и насколько критичны повреждения».

Боуленд рассказывает, что ему вместе с коллегой Амитом Наскаром и другими учеными удалось сделать углеволокно проводящим. Специалисты внедрили в композит полупроводниковые частицы карбида кремния.

В таком материале возникает электрическое поле, и его замеры позволяют судить о «здоровье» отдельной детали.

При нагрузках сопротивление меняется, за ним и электрические характеристики. Ученые говорят, что точности достаточно, чтобы заранее определить самые разные повреждения.

Помимо прочего, технология пригодна для массового применения. Даже 3D-принтеры можно настроить так, чтобы они сразу интегрировали слой, измеряющий износ материала.

Для перспективных конструкционных материалов есть и другой подход: если сделать их многократно прочнее, об усталости и деформациях беспокоиться не придется. Исследователи из Университета Райса определили правильное сочетание эпоксидной смолы и графена и добились от этой комбинации рекордной прочности.