Российские ученые разработали инновационный композитный материал, способный выявлять деформации в строительных конструкциях. Этот прогрессивный материал, созданный специалистами Института теоретической и прикладной механики имени С. А. Христиановича СО РАН, содержит люминофоры - вещества, преобразующие поглощенную энергию в световое излучение. Об этом сообщает издание СО РАН "Наука в Сибири".
Новый композит обладает рядом преимуществ, делающих его перспективным для применения в различных сферах. Он отличается высокой прочностью и жесткостью при малом весе, устойчивостью к коррозии и экологичностью. Важно отметить, что материал поддается переработке, что обеспечивает его экономическую эффективность. Производство таких композитов не требует значительных энергозатрат, а сами они способны выдерживать существенные температурные колебания.
В ходе исследований ученые создали образцы полимерных композитов с включением частиц люминофора. Детальное изучение свойств материала показало, что его потенциальное применение выходит за рамки простого источника освещения в городской инфраструктуре. Композит может использоваться как самостоятельный материал в строительной и промышленной отраслях, а также служить эффективным инструментом для диагностики деформаций в строительных конструкциях.
Одно из ключевых преимуществ нового материала заключается в его способности выступать в роли датчика структурного состояния конструкций. Он может применяться для мониторинга как наружных, так и внутренних элементов зданий, мостов, балок и сварных соединений трубопроводов. Уникальная особенность композита состоит в том, что он способен визуализировать даже начальные стадии образования трещин и деформаций, подсвечивая проблемные участки.
Важно отметить, что свечение материала остается видимым даже при его размещении внутри конструкции, а не только на поверхности. Это открывает новые возможности для раннего обнаружения скрытых повреждений. Информация о начале разрушения может передаваться по оптоволокну, прикрепленному к датчику, на приемное устройство в виде светового сигнала, что позволяет оперативно реагировать на возникающие проблемы.
Особенно эффективным применение нового композита может стать в случае, если сами конструкции будут изготовлены из полимерных композитных материалов. В такой ситуации обнаружение деформаций станет еще более наглядным, так как вся конструкция будет способна к самоподсветке при возникновении напряжений.
Старший научный сотрудник ИТПМ СО РАН Татьяна Брусенцева подчеркивает, что результатом исследования станет создание уникального композита с высокой конкурентоспособностью и перспективами внедрения в промышленное производство. Помимо применения в качестве энергосберегающего уличного освещения, материал может стать эффективным инструментом для диагностики повреждений в композитных, железобетонных и других типах конструкций.
Дальнейшие планы исследователей включают проведение серии экспериментов для определения зависимости интенсивности свечения композита от приложенного напряжения. Полученные данные планируется интегрировать в специализированное программное обеспечение, которое позволит визуализировать все виды разрушений конструкции. Кроме того, ученые намерены использовать эту информацию для прогнозирования поведения полимерного композита под воздействием различных нагрузок.
