Τρίτη, 09 Ιουλίου 2013 13:31

Προβλέποντας την αστοχία υλικών

1

Η ανίχνευση της αστοχίας υλικών είναι ένα δύσκολο έργο για τους μηχανικούς, επειδή ρωγμές μέσα σε ένα υλικό δύσκολα μπορούν να εντοπιστούν εξωτερικά. Ωστόσο, η έγκαιρη διάγνωση μπορεί να προλάβει θανατηφόρες καταστροφές όπως το μεγαλύτερο σιδηροδρομικό ατύχημα στον κόσμο το 1998 κοντά στο Eschede, στη Γερμανία, το οποίο προκλήθηκε από την αστοχία ενός μεταλλικού τροχού.

 

Είναι ακόμη πιο δύσκολο να εντοπιστεί αστοχία του υλικού στα σύνθετα υλικά. Μια γερμανική ερευνητική ομάδα έχει αναπτύξει πλέον μια νέα τεχνική για το σχεδιασμό των λεγόμενων “self-reported” σύνθετων υλικών.
Η τεχνική χρησιμοποιεί κρυστάλλους του οξειδίου του ψευδαργύρου σαν ένα πληρωτικό υλικό σε σύνθετα υλικά οι οποίοι την ίδια στιγμή αποκαλύπτουν την πιθανή αστοχία των υλικών με ένα οπτικό σήμα κάτω από υπεριώδες φως. Η νέα τεχνική μπορεί να λύσει πολλά προβλήματα μηχανικής σε διάφορους τομείς, από την κατασκευή του οχημάτων μέχρι την ιατρική μηχανική, που αναζητούν νέα σύνθετα υλικά για απαιτητικές εφαρμογές. Οι επιστήμονες των Kiel University, University of Erlangen-Nuremberg και Technical University Munich (TUM) έχουν δημοσιεύσει τα αποτελέσματά τους στο τρέχον τεύχος του περιοδικού Advanced Materials.

«Τα χαρακτηριστικά φωταύγειας των κρυστάλλων του οξειδίου του ψευδαργύρου είναι κάτι εξακριβωμένο. Σύμφωνα με την υπόθεση της εργασίας μας, τα χαρακτηριστικά αυτά παρουσίασαν έντονες διακυμάνσεις κάτω από ένα μηχανικό φορτίο, και συνειδητοποιήσαμε ότι αυτά τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ανίχνευση εσωτερικών ζημιές σε σύνθετα υλικά» δηλώνει ο Δρ. Yogendra Mishra του τεχνικού τμήματος του Kiel University. Σε ένα πείραμα, οι επιστήμονες πρόσθεσαν κρυστάλλους του οξειδίου του ψευδαργύρου σε ένα πολυμερές σιλικόνης και δοκίμασαν τις γενικές ιδιότητες του. Βρήκαν ότι το προκύπτον σύνθετο υλικό είναι από τη μία πλευρά ισχυρότερο από το αρχικό και από την άλλη πλευρά εκπέμπει φως σε διάφορα χρώματα όταν εκτίθεται σε υπεριώδεις ακτίνες. Όταν το υλικό υποβλήθηκε σε μηχανικό βάρος και σε υπεριώδες φως, οι εντάσεις των εκπεμπόμενων φώτων άρα και το χρώμα άλλαξαν. «Οι κρύσταλλοι δίνουν μια οπτική προειδοποίηση όταν το σύνθετο υλικό πρόκειται να αποτύχει κάτω από πίεση», εξηγεί ο υποψήφιος διδάκτορας Xin Jin. Ο καθηγητής Rainer Adelung, επικεφαλής της μελέτης, λέει: «Οι κρύσταλλοι του οξείδιο του ψευδαργύρου φαίνεται να είναι ένα εξαιρετικό συστατικό για τον σχεδιασμό πολυάριθμων ειδικών σύνθετων υλικών, όπως για κατασκευές στις οποίες η αστάθεια μπορεί να προκαλέσει θανατηφόρα ατυχήματα.»
πηγή elem.tee.gr

Προσθήκη σχολίου

Βεβαιωθείτε ότι εισάγετε τις (*) απαιτούμενες πληροφορίες, όπου ενδείκνυται. Ο κώδικας HTML δεν επιτρέπεται.