Покриття зі срібла і міді знайде тріщини в бетоні

Дослідники з Університету Північної Кароліни розробили нове покриття, яке дозволяє відстежувати цілісність конструкцій практично з будь-яких матеріалів, в тому числі і бетону. Результати їх роботи опубліковані в журналі, а короткий її виклад наводить Techxplore. Випробування показали, що нове покриття може виявляти навіть мікроскопічні пошкодження, невидимі для неозброєного ока.

Різні конструкції нерідко бувають схильні до руйнуючого впливу навколишнього середовища: перепадам температур, вологості або агресивним реагентам. Всі ці фактори поступово руйнують конструкції, однак відстежити виникаючі пошкодження, особливо на самому початку процесу, буває вкрай складно. Для цього потрібні спеціалізовані інструменти, а сама перевірка конструкцій займає багато часу. При цьому раннє виявлення пошкоджень дозволяє скоротити витрати на ремонт.

Дослідники з Університету Північної Кароліни розробили спеціальні фарби, що містять найдрібніші частинки срібла і міді. Цю фарбу можна наносити на будь-яку поверхню. Нова фарба наноситься в три шари. Перший шар - що містить срібло, другий шар - нейтральний, не проводить електрики роздільник, третій - містить мідь. По периметру покриття слід розташовувати електроди, через які буде подаватися слабке напруження.

Спеціальне програмне забезпечення замірятиме падіння напруги при проходженні електричного струму через покриття. Під час експериментів дослідники наносили покриття на бетон. З'ясувалося, що при деформації бетону деформується і покриття, в результаті чого його електричний опір збільшується, причому, чим сильніше буде деформація, тим сильніше зросте опір. При появі тріщини в бетоні тріскається і покриття, а його опір в цьому випадку збільшується на кілька порядків.

Шар фарби з мідними частинками теж чутливий до деформації та пошкоджень, але менше, ніж шар фарби зі срібними частинками. Однак мідна фарба чутлива до хлоридів. Під час випробувань дослідники наносили на цей шар розчин кухонної солі. При цьому в покритті відбувалася хімічна реакція з утворенням хлориду міді та оксиду міді, які значно збільшували опір покриття. За даними дослідників, склад цього шару можна змінити, зробивши його чутливим до конкретного типу речовин.

Розробники нового покриття вказують, що його можна виготовити у вигляді шпалер, що наклеюються на конструкції. Також їх покриття може використовуватися для моніторингу стану різних небезпечних об'єктів, в першу чергу складів і контейнерів ядерних відходів. Найближчим часом дослідники мають намір розробити методику нанесення покриття на великі за площею конструкції.

Існуючі сьогодні системи моніторингу конструкцій відрізняються масштабністю і складністю. Вони проектуються таким чином, щоб бути частиною конструкцій, і закладаються в них на етапі будівництва. Кожна така система проектується спеціально для конкретного типу споруди. Наприклад, для моніторингу будівель з бетонних армованих панелей використовуються тензодатчики, датчики температури і вологості та інклінометри (вимірювачі кута нахилу, які відстежують саджання будівлі).

Система моніторингу управляється спеціальним програмним забезпеченням і дозволяє відстежувати стан конструкцій в режимі реального часу. Найчастіше подібні системи використовуються на стратегічних об'єктах, таких так атомні електростанції.