Ученые из университета Тохоку (Япония) разработали многофункциональный композит из армированных углеродных волокон полимеров и пьезоэлектрических материалов, который самостоятельно может обнаруживать микротрещины. Результаты исследования опубликованы в журнале International Journal of Smart and Nano Materials.
Микротрещины сложно обнаружить на ранних стадиях, кроме того, в некоторых конструкциях нельзя использовать аккумуляторы и проводные датчики. Ученые интегрировали в углепластик пьезоэлектрический нанокомпозит из наночастиц и эпоксидной смолы, который преобразует механическую энергию в электрическую.
Ученые использовали бессвинцовый пьезоэлектрический материал ниобат калия-натрия, который преобразует вибрацию в информацию. Исследователи протестировали материал и выяснили, что искусственные трещины между углепластиком и слоями нанокомпозита вызывали снижение выходного напряжения, изменения которого зависели от длины трещин.
Благодаря пьзоэлектрическому нанокомпозиту углепластик может вырабатывать электричество за счет вибрации и использовать его для контроля ускорения и давления, а также внутренних повреждений. Умный материал отравляет данные по беспроводной связи на компьютер, что важно для систем, в которых нельзя использовать источники питания и датчики.
Новый материал, который сам выявляет внутренние повреждения, может использоваться в аэрокосмической, автомобильной и строительной отраслях, а также для создания автономных систем мониторинга состояния в конструкциях нового поколения.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что химики создали мощное топливо из сжатого углекислого газа.
