Органический лазер послужит датчиком деформации конструкций
Исследователи из Принстонского университета создали новый тип датчика, который может помочь инженерам быстро оценить состояние здания или моста. Датчик представляет собой лист резины с органическими лазерными излучателями, которые меняют цвет при растяжении.
Суть идеи - в создании датчиков большой площади, которые нужны для выявления деформации строений, например мостов, без сложных замеров.
Традиционный датчик может измерять, например, сопротивление провода или изменение светового потока при деформации оптоволокна. Однако, если повреждение происходит между двумя датчиками, оно может остаться незамеченным и привести к катастрофе, подобной обрушению моста в Миннеаполисе в 2007 году.
На изображении, сделанном с помощью атомного силового микроскопа, видна волнистая поверхность PDMS, которая меняет цвет света при растяжении материала
Растягивающаяся "лазерная резина" может покрыть большую площадь, чем провода или оптоволокно. Для того чтобы сделать резину-сенсор, ученые создали лист полидиметилсилоксана (PDMS) с волнистой поверхностью, на которую наносится смесь жидких органических молекул. Когда ультрафиолетовый лазер освещает лист резины, из органических молекул начинается выброс фотонов. Это излучение возникает благодаря волнистой поверхности PDMS, выступающей в качестве дифракционной решетки и эффективно усиливающей сигнал.
Обычно органические молекулы излучают видимый красный свет, но, когда резиновая поверхность растягивается или сжимается, цвет излучения меняется. Изменение цвета может соответствовать растяжению в 2,2% от полной длины, а датчик света обнаруживает разницу около пяти нанометров между начальной и конечной длинами волн излучаемого света. Таким образом, резиновый детектор деформации является очень чувствительным и при этом может покрывать весь нагруженный конструкционный элемент, а не его отдельные части. Он способен выявлять повреждения еще до того, как образуются опасные трещины.
Реакци нового датчика на свет также является преимуществом, поскольку устраняет необходимость применения электропроводки и позволяет проводить проверку с расстояния.
Авторы изобретения дорабатывают прототип своих датчиков и устраняют основной недостаток технологии: при сильном растяжении органические слои расходятся слишком далеко. Решение видится в лучшем креплении к PDMS различных типов излучающих молекул.
Суть идеи - в создании датчиков большой площади, которые нужны для выявления деформации строений, например мостов, без сложных замеров.
Традиционный датчик может измерять, например, сопротивление провода или изменение светового потока при деформации оптоволокна. Однако, если повреждение происходит между двумя датчиками, оно может остаться незамеченным и привести к катастрофе, подобной обрушению моста в Миннеаполисе в 2007 году.
На изображении, сделанном с помощью атомного силового микроскопа, видна волнистая поверхность PDMS, которая меняет цвет света при растяжении материала
Растягивающаяся "лазерная резина" может покрыть большую площадь, чем провода или оптоволокно. Для того чтобы сделать резину-сенсор, ученые создали лист полидиметилсилоксана (PDMS) с волнистой поверхностью, на которую наносится смесь жидких органических молекул. Когда ультрафиолетовый лазер освещает лист резины, из органических молекул начинается выброс фотонов. Это излучение возникает благодаря волнистой поверхности PDMS, выступающей в качестве дифракционной решетки и эффективно усиливающей сигнал.
Обычно органические молекулы излучают видимый красный свет, но, когда резиновая поверхность растягивается или сжимается, цвет излучения меняется. Изменение цвета может соответствовать растяжению в 2,2% от полной длины, а датчик света обнаруживает разницу около пяти нанометров между начальной и конечной длинами волн излучаемого света. Таким образом, резиновый детектор деформации является очень чувствительным и при этом может покрывать весь нагруженный конструкционный элемент, а не его отдельные части. Он способен выявлять повреждения еще до того, как образуются опасные трещины.
Реакци нового датчика на свет также является преимуществом, поскольку устраняет необходимость применения электропроводки и позволяет проводить проверку с расстояния.
Авторы изобретения дорабатывают прототип своих датчиков и устраняют основной недостаток технологии: при сильном растяжении органические слои расходятся слишком далеко. Решение видится в лучшем креплении к PDMS различных типов излучающих молекул.
Ещё новости по теме:
18:20