Тонкие оптоволоконные слои помогут отследить разрушение важных конструкций

Учёные из Пермского национального исследовательского политехнического университета разработали технологию, позволяющую мгновенно отслеживать разрушение ответственных конструкций. Они создали систему контроля целостности конструкций с помощью «умных» слоёв оптоволоконных нитей, которые внедряются в структуру изделий из композитных материалов или крепятся на поверхности готовых конструкций. Разработка, не имеющая пока аналогов в мире, поможет производить мониторинг состояния изделий в режиме реального времени без остановки рабочих процессов.

Результаты исследования пермские исследователи опубликовали в изданиях AIP Conference Proceedings и Journal of Optical Technology. Работу они выполнили в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ.

— В настоящее время для отслеживания деформации и разрушения ответственных конструкций применяют волоконно-оптические датчики, но устанавливать их на поверхность или внедрять в структуру изделий достаточно сложно, так как хрупкая волоконная линия может обломиться. Зарубежные учёные разработали для мониторинга специальные «упаковки» с толстыми стенками, но они искажают данные и непригодны для внедрения в структуру конструкции. Поэтому мы предложили применять тонкостенные смартслои. Они смогут осуществлять диагностику в режиме реального времени и определять долговечность изделий,

Пермские исследователи создали смартслои на основе волоконных брэгговских решёток и полимерных пленок. Эти тонкие структуры могут работать в широком диапазоне температур и обеспечивать высокую точность диагностики. Смартслои можно быстро и эффективно устанавливать на поверхность любой конструкции из композитных материалов, не повреждая датчики контроля. При внедрении в толщу изделия оптоволокно не разрушается, а датчики не «теряются» в полимерном материале.

Другие системы мониторинга, используемые сейчас, не всегда подходят для диагностики конструкций большого размера или требуют специального оборудования, дорогостоящих лабораторных работ и остановки процесса производства.

— Оперативный удалённый мониторинг позволяет повысить стойкость и безопасность конструкций, сократив влияние человеческого фактора. Кроме того, за счёт нашей разработки можно сократить финансовые и временные затраты предприятий на ремонт и техническое обслуживание, 

.

Чтобы изучить эффективность технологии, авторы провели серию испытаний в сотрудничестве с коллегами из Центра экспериментальной механики и Института механики сплошных сред УрО РАН.

Разработанная в Перми инновационная система мониторинга перспективна для внедрения в авиационную, аэрокосмическую, горнодобывающую, железнодорожную, строительную области, а также в мостостроение, считают разработчики. Учёные уже представили готовые к внедрению на предприятиях прототипы.