據(jù)外媒Science Daily 報道，日前，美國能源部橡樹嶺國家實驗室科學(xué)家使用紅外熱像儀測定工作材料的熱圖，揭示材料本身的熱性能和亞表層結(jié)構(gòu)。這是一種全新的研究方法。

    橡樹嶺國家實驗室使用紅外熱像儀對附加的制造工藝進(jìn)行成像，希望可以更好的理解工藝條件是如何影響3D 打印各個部件的強(qiáng)度、殘留應(yīng)力以及其微觀結(jié)構(gòu)的。這一最新應(yīng)用基于的紅外熱像儀的這一專業(yè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年，有助于科學(xué)地理解那些有前景的技術(shù)的發(fā)展。

    1995 年，美國能源部橡樹嶺國家實驗室牽頭的長纖維陶瓷復(fù)合材料項目，購置了除軍方之外的第一臺高速紅外熱像儀。橡樹嶺國家實驗室的研究員RalphDinwiddie 使用這一新的紅外熱像儀，幫助致密輕量陶瓷復(fù)合材料的開發(fā)人員研究這些材料導(dǎo)熱性能有多好，并用得到的信息來優(yōu)化制造工藝。

    從那之后，橡樹嶺國家實驗室又購置了至少10 臺紅外熱像儀，用于一系列其他項目之中。不管是齒輪，還是藝術(shù)品，都可以用這些紅外熱像儀來映射溫度隨熱量在物體內(nèi)流動如何變化。

    對于1995 年購置的這臺紅外熱像儀，研究員Ralph Dinwiddie 說：“一開始，我們打算使用這臺紅外熱像儀測量復(fù)合材料的熱擴(kuò)散率圖。這樣我們就能測量組分性能，研究工藝條件如何影響這些性能的變化。”

    那時的熱模型不足以據(jù)原始材料的性能來預(yù)測復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)。RalphDinwiddie 認(rèn)為，這是因為材料在加工過程中暴露在高溫或高壓環(huán)境中，其性能會發(fā)生變化。熱像儀就成為了研究陶瓷基復(fù)合材料的一種新方法，陶瓷基復(fù)合材料的生產(chǎn)過程是先將陶瓷纖維用一層保護(hù)涂層包裹起來，之后再嵌入陶瓷基。

    Ralph Dinwiddie 說：“加工之后各組分性能的數(shù)據(jù)，有助于為未來的復(fù)合材料更好地建模。”

    長纖維陶瓷復(fù)合材料項目研發(fā)的材料在發(fā)電用的地面燃?xì)廨啓C(jī)上得到了應(yīng)用，于1999 年在美國馬薩諸塞州莫爾登工廠開始運營。這是全美國所有工業(yè)熱量和電氣設(shè)備中排放量最低的。

    橡樹嶺國家實驗室長纖維陶瓷復(fù)合材料項目技術(shù)主管Rick Lowden 稱RalphDinwiddie 的紅外熱像儀是他們做的一項“最好的投資”。Ralph Dinwiddie 和他的同事們進(jìn)一步使用紅外熱像儀在不損壞樣品的條件下探測材料表層下的裂紋。這樣的無損檢測可以揭露很多問題，如老齡飛機(jī)隱藏的腐蝕問題，管道焊接存在缺陷，材料內(nèi)部深處出現(xiàn)小孔，壓層復(fù)合材料的隔離層內(nèi)部深處出現(xiàn)孔隙等等。據(jù)了解，1998 年時，RalphDinwiddie 就曾據(jù)一張老齡飛機(jī)發(fā)動機(jī)整流罩的熱圖，看出其亞表面腐蝕嚴(yán)重。

    很快，政府、學(xué)術(shù)界以及工業(yè)各方面的研究人員都向橡樹嶺國家實驗室送去各種附加材料，進(jìn)行紅外線成像。他們通過高溫材料實驗室用戶項目，就可以找到Ralph Dinwiddie 的紅外熱像儀。

    這意味著，各公司可以使用這些專業(yè)技術(shù)和設(shè)備，他們可以利用這些資源加速對科學(xué)工程的理解，提高自身在全球的競爭力。

    在一個項目中，Ralph Dinwiddie 曾說：“和福特科學(xué)研究實驗室合作，我們證明了使用紅外熱像儀可以捕捉到制動盤在測功計試驗過程中的動作，我們可以依此繪制出溫度圖，展示在剎車過程中熱點是如何發(fā)展和移動的。性能繪圖、溫度繪圖、無損檢測、微觀的溫度測量以及工藝監(jiān)測就這樣結(jié)合在一起，極大地擴(kuò)大了各領(lǐng)域?qū)τ跓嵯駜x服務(wù)的需求，將衍生出一系列的應(yīng)用。”