纖維復(fù)合材料中的裂紋大大降低了材料強(qiáng)度，而裂紋的檢測又會加重材料負(fù)擔(dān)，進(jìn)退維谷中，看科學(xué)家制成“電網(wǎng)”，實時檢測裂紋。

    在ISAFAN的研究計劃中，TH Koln的科學(xué)家改良了纖維復(fù)合材料裂紋的檢測方法。該新技術(shù)已申請專利，不久便能準(zhǔn)確檢測纖維破壞中的裂紋，還可以降低昂貴的纖維復(fù)合材料的維護(hù)費用。

    德國TH Koln大學(xué)的研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一種能融入復(fù)合部件中監(jiān)測裂紋的二極管矩陣基質(zhì)。該項目發(fā)言人Jochen Blaurock教授解釋道：“我們將最新的電氣技術(shù)應(yīng)用于串聯(lián)的傳導(dǎo)路徑中，若材料內(nèi)部存在裂紋，阻斷其傳導(dǎo)路徑，系統(tǒng)會立即將此次電學(xué)性質(zhì)的改變記錄下來。”

    精確的定位檢測

    在之前的裂紋測試中，復(fù)合材料的纖維成分常常要承受較大的超聲波。由于該傳導(dǎo)路徑以毫秒為單位進(jìn)行計時，每時每刻都在監(jiān)控復(fù)合成分的性質(zhì)變化，所以這項新技術(shù)能迅速檢測到裂紋并采取合適的解決措施，同時定位更加準(zhǔn)確，矩陣網(wǎng)絡(luò)更為緊密。這項技術(shù)適用于各種形狀的復(fù)合纖維材料，目前研究團(tuán)隊在尋找一種更為合適的二極管矩陣材料。Blaurock教授表示：“除了傳導(dǎo)性之外，更為重要的是二極管材料裂紋的延伸率，應(yīng)與被監(jiān)控的材料相似，即纖維復(fù)合材料和傳導(dǎo)路徑應(yīng)有著相似的機(jī)械力學(xué)性質(zhì)。若其中之一延伸速度過快，便無法準(zhǔn)確檢測裂紋。”

    為了使這項新技術(shù)適用于大量生產(chǎn)的工業(yè)，該團(tuán)隊目前發(fā)現(xiàn)了將二極管矩陣高效集成于復(fù)合材料的方法。Blaurock說：“我們?nèi)栽趯で蠊I(yè)合作伙伴，理論上該二極管線矩陣適用于在生產(chǎn)過程中合成薄片。”

    產(chǎn)品壽命周期

    除了能直接檢測裂紋破壞，研究團(tuán)隊還試圖預(yù)測材料疲勞強(qiáng)度和剩余使用壽命。由于該復(fù)合成分受到音波的刺激后，系統(tǒng)隨之產(chǎn)生回應(yīng)，也就是若該成分的性質(zhì)發(fā)生改變，我們將能檢測到該成分對音波的反應(yīng)，使用統(tǒng)計學(xué)和物理學(xué)模型，就能預(yù)測其使用壽命。另外，風(fēng)能系統(tǒng)的研究者也能在維護(hù)周期中利用這種方法檢測到葉片材料存在的壽命問題。