压力指示器复合膜通过压缩变形的含有对比填充剂的半透明矩阵的压缩变形
Ali Ammar1, Justin D Smith1, Ugur Aslan1
1William A. Brookshire Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Cullen College of Engineering, University of Houston, Houston, Texas 77204, United States.
ACS applied materials & interfaces
|April 8, 2024
概括
使用活性炭的新型纤维素酸复合物在压力下改变颜色. 这种对压力有反应的材料表现出与施加力的线性亮度变化,这对冲击评估很有用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 压力诱导的颜色变化是一个鲜为人知的现象.
- 纤维素酸盐是一种用于复合材料开发的多功能聚合物.
研究的目的:
- 为了证明纤维素酸盐复合材料中一种新型的应压变色机制.
- 为了研究活性炭填充剂对压力灵敏度的影响.
- 探索这些复合材料作为光学冲击指示器的实用性.
主要方法:
- 通过直接浸泡化 (DIA) 制备具有不同活性炭负载 (1-7%重量) 的纤维素酸复合材料.
- 压缩测试用于评估压力诱导的材料亮度变化.
- 横截面扫描电子显微镜 (SEM) 用于分析材料形态.
- 弹落测试用于评估冲击场景中的指示器性能.
主要成果:
- 在使用压力 (12-56 MPa) 和压力标记的亮度之间观察到线性关系,这些压力标记在复合材料中含有1-7 wt%活性炭.
- 由DIA产生的多孔形态对于调整压力指示器的灵敏度至关重要.
- 开发的复合材料通过简单的滚球落下测试证明了光学冲击评估中的强度和实用性.
结论:
- 直接浸泡化 (DIA) 能够在纤维素酸复合材料中实现压力响应的颜色变化,这是一个被忽视的机制.
- 这些压力指示器的灵敏度可以通过控制活性炭含量和材料形态来有效调整.
- 这些复合材料为光学影响评估提供了有希望的,强大的解决方案.
