Dotrajale delove infrastrukture često je teško identifikovati i popraviti. Ovaj proces može biti olakšan zahvaljujući inovativnom materijalu koji su razvili istraživači sa Tohoku univerziteta.
Ilustracija (Foto: Pixabay)
Njihov materijal je osetljiv na mehaničke stimuluse i beleži istoriju stresa putem luminescentnog efekta poznatog kao naknadni sjaj. Na ovaj način se informacije dugoročno čuvaju, a promene koje se vide omogućavaju istraživačima da procene nivo stresa kojem je materijal bio izložen.
Autorka studije, profesorka Chao-Nan Xu sa Tohoku univerziteta, naglasila je da materijal funkcioniše bez potrebe za napajanjem, kompleksnom opremom ili neposrednim posmatranjem, te se lako može integrisati sa IoT tehnologijama.
Oglas
Starenje infrastrukture predstavlja ozbiljan problem u Japanu, pa se javlja potreba za novim dijagnostičkim tehnologijama koje mogu sprečiti nesreće i produžiti vek trajanja objekata.
Mehanoluminiscentni materijali svetle kada su mehanički stimulisani. To svojstvo koriste tehnologije za detekciju pukotina i vizualizaciju stresa primenom ovih materijala na površine struktura. Međutim, luminescencija je vidljiva samo u trenutku mehaničke stimulacije, a informacije o prethodnim mehaničkim stimulansima nisu dostupne.
Zato su istraživači proučavali različite materijale koji mogu beležiti prošla mehanička opterećenja. Obično se kombinuju stres-luminiscentni materijali sa fotosenzitivnim materijalima, stvarajući sistem gde materijal emituje svetlost kao odgovor na mehanički stres, a ta svetlost se može očuvati i kasnije analizirati za rekonstrukciju istorije stresa.
Problem kod ovih materijala su složene strukture slojeva, tamne reakcije i dugoročna sposobnost beleženja. Takođe, određeni fluorofori otkrivaju prošla opterećenja prilikom izlaganja toploti, ali je njihova primena ograničena na materijale koji mogu izdržati visoke temperature.
Xu i njen tim otkrili su jednostavan i ekološki način da zabeleže stres koristeći Pr-dopirani Li0.12 Na0.88 NbO3 (LNNO). Ovaj materijal ima funkciju mehaničkog beleženja, odnosno može da sačuva informacije o prethodnim stresovima.
Za prikupljanje ovih informacija LNNO se nanosi kao premaz na površinu objekta i osvetljava se lampom. Naknadni sjaj se zatim meri korišćenjem kamera ili svetlosnih senzora.
Istraživanje je pokazalo da se slika naknadnog sjaja kvantitativno poklapa sa rezultatima dobijenim metodom konačnih elemenata, kao i da se informacije o stresu zadržavaju čak i nakon pet meseci.
Xu veruje da će njihova otkrića smanjiti potrebu za ljudstvom u dijagnostici struktura i umanjiti troškove.
Istraživanje je objavljeno su u časopisu Applied Physics Letters.
