俄罗斯斯科尔科沃科学技术研究所和国立研究型技术大学合作,开发出一种对复杂材料进行机械测试的新技术,能够确定材料微米级变形集中区域,从而提前发现裂纹产生的部位,同时提出防止材料破坏的解决方案,有助于更好地控制材料状态。相关研究论文发表在《聚合物》杂志上。

为了控制含油岩石、航空复合材料、发动机耐热合金和其他具有分层结构的材料的状态,必须确切了解材料的变形是如何传播的。目前还没有一种简单通用的方法来分析材料的微米级变形,使科研人员能够进一步研究和改善其内部结构。为此,俄罗斯科研人员提出了机械测试技术方法。该方法包括观察电子显微镜真空腔内材料的逐步变形和以微米级分辨率同步成像两个步骤。

在研究过程中,科研人员首先将国立研究型技术大学开发的多孔聚乙烯样品与微型机械测试机一起放入扫描电子显微镜的真空腔内,通过特殊软件可以从这一过程中获得数百张照片;然后使用数字图像法进一步建立材料微应变分布的详细图像。这些图像反映了材料不同区域应力集中的变化。研究人员通过分析图像,发现材料压缩过程中的变形不是均匀发生的,而是逐渐扩展并蔓延到材料薄膜条带而形成的。

俄罗斯国立研究型技术大学物理化学系副教授阿列克谢· 萨利蒙表示,通过对聚乙烯的测试,可以在复杂的多孔材料加载过程中建立变形的实时图像,对这些微变形的分析能够确定样品测试期间以及产品使用期间变形集中的区域。而以前,这种狭窄的区域只是理论上的假设。他还指出,超高分子量聚乙烯多孔材料被广泛应用于医学领域,如替代骨和软骨碎片,在细胞技术中作为细胞基质等,上述方法简单又通用,可以迅速推广到配备了高分辨率数字成像设备的实验室。(记者董映璧)