科學家開發實驗性複合材料 通過改變顏色以警告其受壓情況
據外媒New Atlas報導,當輕質複合材料被用於航空航天等領域時,在它們失效之前知道它們是否正在經歷機械應力是非常重要的。 一種新的複合材料能夠做到這一點,只需在紫外光下發出螢光即可。 該實驗性複合材料由瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH)和弗里堡大學的科學家創造,由兩種材料的交替層組成。
其中一種材料是以前開發的合成珍珠母的版本。 天然版本的珍珠母是由堆積的磚狀碳酸鈣板組成的,它使某些類型的軟體動物的外殼具有硬度和剛度。 ETH的合成版本也同樣堅硬,但它是由排列整齊的氧化鋁板組成,通過環氧樹脂和氧化鈦顆粒的混合物連接在一起。
另一種材料是一種塑膠聚合物,其中含有被稱為”mechanophores”的分子。 雖然這些分子在紫外線下觀察時通常是淺粉色,但當它們被拉伸後會發出紫色的螢光。
因此,如果半透明的複合材料被彎曲,聚合物將通過在紫外線下發出紫色螢光來揭示這一事實–它甚至在複合材料形成裂縫之前就會這樣做。 更重要的是,通過測量螢光的強度,可以客觀地確定它所承受的機械應力的大小。 基本上,機械膠團被拉伸得越多,它們就越亮。 隨後暴露在綠光下,它們會恢復到預設的粉紅色。
應該注意的是,到目前為止,這種複合材料只在實驗室規模下生產。 科學家還需要進一步的研究,以了解製造方法是否可以擴大到商業生產。
關於這項研究的論文最近發表在《美國化學會-應用材料與介面》雜誌上。