【检测表征】一文了解几种常见的聚合物纳米复合材料无损检测技术

随着聚合物纳米复合材料在工程材料中的应用越来越多，也需要更严格的质量控制和保证来维持和评估材料的性能和效率。
现如今世界范围内已经建立了完善的法规，用于认证工业用聚合物纳米复合材料等新时代产品的机械特性。为了建立生产过程变量和材料质量之间的关系，进行了许多测试，如应力、压缩、弯曲、接触和动态测试。

截至目前，破坏性测试程序已被证明能够评估任何材料的本质特性。然而，为了预测聚合物纳米复合材料的稳定性，在许多工程领域如电磁、光学和力学领域，必须研究一些限制因素如尺寸效应、相对较小的涂层和杂质等微观影响。鉴于尺寸限制，利用宏观力学性能测试技术难以在小范围内评估特性，因此需要采用更高效、更快和无损的方法。

无损检测在聚合物纳米复合材料研究中的优势

在纳米复合材料结构或材料的制造或使用过程中，缺陷和损伤是不可避免的。因此，无损检测（nondestructive testing，NDT）对于防止复合材料或零件在制造和在役评估期间发生故障并提高其可靠性至关重要。

由于这种类型的测试不会影响聚合物纳米复合材料，因此可以检查每种性能。NDT方法可用于产品开发和制造的许多阶段，使生产商能够在产品投入使用之前和之后检测以更换故障部件。

使NDT对各种应用如此有效的另一个特点是结果的一致性。这种精确度通常归因于NDT的可访问和补充的测试选项。对评估的商品进行一系列测试可能会消除不准确的危险。

聚合物纳米复合材料几种常用的无损检测技术

对于粘合纳米复合材料，采用了各种无损检测方法，如涡流检测、流体流动、超声波检测、振动分析和介电常数。以下是其中一些常见的测试技术及其应用：

01、利用电磁技术用于结构应用的聚合物纳米复合材料

碳纳米管的特性使得人们开始将它们用作聚合物纳米复合材料系统中的增强材料，以生产具有改进的机械和介电性能的超轻工程材料。

该行业已经明确具有许多预期用途，例如带电漫射材料、纳米传感器和航空航天材料。

02、用于监测纳米复合材料固化的超声波无损检测

玻璃纤维/碳纤维增强热固性复合材料很常见。织物用粘合剂或混合聚酯浸渍。RTM和预浸料技术通常与蒸汽固化相结合。固化和玻璃化转变温度决定了物体的最终属性。
可以采用分析方法和超声波进行制造过程中的实时固化监测。纳米复合材料中的超声波固化监测在电子设备中已经很常见。

03、纳米复合材料的光学和非光学激发热成像

航空、可持续能源、建筑、环境工程和其他行业逐步使用具有高粘合强度的纳米复合材料。脉冲热成像、循环相位层析成像和锁定荧光透视是红外热成像方法的常见实例，这些方法已被证明在测试和评估纳米复合材料方面有很好前景和益处。

与传统光学热成像相比，其他热成像来源，包括光束、涡流、射频和超声刺激热成像，正吸引着纳米复合材料测试的更多兴趣。

无损检测的局限性

无损检测技术也存在一定的局限性，主要包括：检查期间需要清洁的零件；调查的精度有时会受到产品光洁度的影响；在无损检测技术中，有时缺乏深度大小；一些无损检测方法仅适用于相对无孔的表面，并且由于聚合物纳米复合材料是多孔的，因此检测受到限制；磁通量密度的改变也可能对无损检测产生影响；某些测试仅适用于导电材料，而聚合物通常不导电，因此结果可能会受到影响。