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全球視野 | 受魚鱗啟發的涂層能夠改善建筑和運輸結構件缺陷

2017-10-25 16:22:09 作者：本網整理來源：《腐蝕防護之友》分享至：

受魚類皮膚中天然虹色啟發，德國科學家研究出了一種可在扭曲變形時改變顏色的石墨烯基材涂層。它提供了一種簡便方法，能警告建筑物、橋梁和其他結構物中所藏有的隱性損壞。

許多材料都由化工顏料著色，這些成分會吸收特定波長的光并反射其余的光，也就是我們通常所見的“顏色”。另一些材料的色彩則是由周期性排布的微觀表面結構生成。而這些結構會造成反射光之間的干涉，使其在某些特定可見光頻率被放大。這種呈現方式存在于自然界最活躍的材料之中，從魚鱗到孔雀羽毛、蝴蝶翅膀和軟體動物的皮膚。

受這些例子啟發，萊布尼茨聚合物研究所高尚林領導的團隊開發了一種由納米級石墨烯薄片組成的結構性色彩涂層。高尚林說：“材料變形會引起顏色的變化，因此這種新材料就像某種交通指示燈，能夠警示出建筑物和交通工具中的隱性損壞。

一般情況下，涂層為紅色，產生變形時會略顯黃色，當開裂達到微米級別時則會變為綠色。這種變色能力來自于包覆著玻璃纖維的半透明平行層狀石墨烯薄片的精準初始定向性質。在壓力下，這些層結構壓縮變扁，從而改變了反射光的干涉和顏色。

涂層為紅色，產生變形后會略顯黃色，當開裂達到微米級別時則會變為綠色結構性損壞往往始于一些微小的開裂和變形，高尚林解釋道：“通常來說，這些微米級的裂紋很難被檢測到。當這些難以察覺的缺陷積累到一定程度時，最終可能導致突發的災難性崩塌和嚴重事故的發生。而在建筑甚至是交通工具表面涂上高尚林的這種材料后，損壞初期就能得到清晰可見的警告。”

美國加利福利亞大學伯克利分校微觀及納米光子學家邁克爾巴特爾（Michael Bartl）對此項成果表示贊揚，“這種材料潛力巨大，可以把它當作非破壞性集成傳感器，用以監測那些在建筑、汽車和飛機中所使用的復合材料的狀況”他說道。

“但要想真正應用于現實，我們還需對這種涂層材料的性能和功能表現有更多的了解”高尚林補充道。

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