Сотрудники Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» предложили бесконтактный метод контроля внутренних напряжений в полимерных композитах, который поможет предсказывать появление дефектов.
Работа была опубликована в «Journal of Alloys and Compounds».
Метод поможет не только диагностировать, но и предсказывать появление дефектов в композитных конструкциях; кроме того, с его применением станет проще и дешевле оценивать повреждения, передает РИА «Новости».
Отмечается, что композиты в настоящее время часто используются в транспортной сфере. Чтобы оценить качество и долговечность материала, важна оценка внутренних напряжений всей конструкции, – и на стадии изготовления, и при использовании.
Старший научный сотрудник Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» Андрей Степашкин рассказал, что «методы контроля напряжений в композитных конструкциях зачастую неудобны».
«Например, неконтактные методы (ультразвуковая, акустическая дефектоскопия) позволяют выявлять только уже появившиеся дефекты и не дают информации ни о действующих в материале напряжениях, ни об их распределении по телу конструкции. А традиционные методы оценки напряжений являются контактными и требуют подключения к материалу при помощи наклейки. Получается, что стадия до появления дефекта бесконтактными методами почти не охвачена. Поэтому мы вынуждены были разработать новый способ», – пояснил он.
Так, ученые НИТУ «МИСиС» предлагают оценивать напряжения с помощью аморфных магнитомягких микропроводов, которые еще на стадии изготовления закладываются между слоями углепластика и образуют чувствительную к напряжениям сетку.
Напряженное состояние в материале, окружающем микропровод, влияет на то, как вещество в проводе реагирует на внешнее магнитное поле, потому становится возможным проводить измерения бесконтактно, без подключения чувствительного элемента: его наклейка не требуется, так как он уже заложен внутрь материала на необходимую глубину.
Исследователи отмечают и то, что при использовании данного метода есть возможность пользоваться всего одним датчиком – в отличие от распространенных методов дефектоскопии, требующих размещения аппаратуры по обе стороны изучаемой детали.
Таким образом, эта технология значительно упрощает, ускоряет и удешевляет процесс оценки состояния композита, позволяя не только фиксировать, но и предсказывать появление дефектов бесконтактным способом.
Ученые уже отработали различные режимы измерения и сам способ внедрения проводов в композит, убедившись, что свойства материала от этого не ухудшаются.
Методику НИТУ «МИСиС» успели оценили по достоинству несколько представителей космической и авиационной отрасли, а также разработчики композитных материалов.
Степашкин рассказал, что коллективу теперь предстоит «выйти из лаборатории» и разработать прототип датчика и измерительной системы.
«Мы сделали только первый шаг, но уже видим конкретное применение нашей разработке. Есть у нее и дополнительные возможности: внедряемая в материал сетка из микропроводов может обеспечивать «сток» статического заряда в конструкциях из стеклопластиков. То есть, наши провода вполне могут заменить металлические сетки, которые вставляются в эти материалы сейчас», – добавил ученый.
Ранее специалисты Росатома нашли способ повысить устойчивость спутников к космическому излучению.
