俄羅斯新技術：可確定材料微米級變形集中區(qū)域 提前發(fā)現(xiàn)材料裂紋部位

俄羅斯斯科爾科沃科學技術研究所和國立研究型技術大學合作，開發(fā)出一種對復雜材料進行機械測試的新技術，能夠確定材料微米級變形集中區(qū)域，從而提前發(fā)現(xiàn)裂紋產(chǎn)生的部位，同時提出防止材料破壞的解決方案，有助于更好地控制材料狀態(tài)。相關研究論文發(fā)表在《聚合物》雜志上。

為了控制含油巖石、航空復合材料、發(fā)動機耐熱合金和其他具有分層結(jié)構的材料的狀態(tài)，必須確切了解材料的變形是如何傳播的。目前還沒有一種簡單通用的方法來分析材料的微米級變形，使科研人員能夠進一步研究和改善其內(nèi)部結(jié)構。為此，俄羅斯科研人員提出了機械測試技術方法。該方法包括觀察電子顯微鏡真空腔內(nèi)材料的逐步變形和以微米級分辨率同步成像兩個步驟。

在研究過程中，科研人員首先將國立研究型技術大學開發(fā)的多孔聚乙烯樣品與微型機械測試機一起放入掃描電子顯微鏡的真空腔內(nèi)，通過特殊軟件可以從這一過程中獲得數(shù)百張照片;然后使用數(shù)字圖像法進一步建立材料微應變分布的詳細圖像。這些圖像反映了材料不同區(qū)域應力集中的變化。研究人員通過分析圖像，發(fā)現(xiàn)材料壓縮過程中的變形不是均勻發(fā)生的，而是逐漸擴展并蔓延到材料薄膜條帶而形成的。

俄羅斯國立研究型技術大學物理化學系副教授阿列克謝· 薩利蒙表示，通過對聚乙烯的測試，可以在復雜的多孔材料加載過程中建立變形的實時圖像，對這些微變形的分析能夠確定樣品測試期間以及產(chǎn)品使用期間變形集中的區(qū)域。而以前，這種狹窄的區(qū)域只是理論上的假設。他還指出，超高分子量聚乙烯多孔材料被廣泛應用于醫(yī)學領域，如替代骨和軟骨碎片，在細胞技術中作為細胞基質(zhì)等，上述方法簡單又通用，可以迅速推廣到配備了高分辨率數(shù)字成像設備的實驗室。(董映璧)