看似不起眼的小小紗線，竟能“變身”靈敏的材料體檢利器。通過(guò)它可以實(shí)時(shí)、無(wú)損檢測(cè)出不同材料的損傷情況，讓過(guò)去復(fù)雜耗時(shí)的大型復(fù)合材料檢測(cè)手段，變得輕松又精準(zhǔn)。

　　這個(gè)創(chuàng)意來(lái)自天津工業(yè)大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院的一支本科生科研團(tuán)隊(duì)。這些年輕人長(zhǎng)期關(guān)注先進(jìn)紡織復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)與運(yùn)用，先后在第十三屆“挑戰(zhàn)杯”中國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽、第八屆中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)＋”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲得優(yōu)異成績(jī)。

　　團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人岳佳寧說(shuō)，比起獲獎(jiǎng)，更希望把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用工程實(shí)踐中，解決復(fù)合材料市場(chǎng)檢測(cè)的痛點(diǎn)問(wèn)題，真正“把論文寫在祖國(guó)大地上”。

　　上大學(xué)后，學(xué)習(xí)紡織工程專業(yè)的她，對(duì)紡織復(fù)合材料的研究產(chǎn)生了濃厚的興趣。一次在查找資料時(shí)，她了解到天津工業(yè)大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院副教授吳利偉研究課題中，有關(guān)如何無(wú)損檢測(cè)預(yù)制體受損情況技術(shù)的研究，于是找到老師主動(dòng)參與課題組的相關(guān)研究中。

　　吳利偉告訴中青報(bào)·中青網(wǎng)記者，紡織工程不是人們印象中只能“做衣服”的專業(yè)，紡織復(fù)合材料強(qiáng)度大、剛度強(qiáng)、重量低，如今應(yīng)用非常廣泛。大到衛(wèi)星天線，小到人造血管；從上天入地的大裝備，到人們?nèi)粘４┐鞯囊挛�，很多都與紡織技術(shù)和復(fù)合材料密切相關(guān)。

　　此前，他與天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究院研究員、博士生導(dǎo)師姜茜共同牽頭的結(jié)構(gòu)與功能紡織復(fù)合材料課題組，與澳大利亞弗林德斯大學(xué)合作開(kāi)發(fā)出了一種可紗線化的聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料，可實(shí)現(xiàn)對(duì)有害氣體、微小損傷的實(shí)時(shí)傳感和檢測(cè)，成本低、靈敏度高、可實(shí)時(shí)檢測(cè)。

　　跟著指導(dǎo)老師深入企業(yè)一線調(diào)研后，岳佳寧了解到，目前復(fù)合材料發(fā)展很快，但對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的無(wú)損檢測(cè)手段卻不多。一般來(lái)說(shuō)，行業(yè)內(nèi)都是采用CT檢測(cè)、超聲檢測(cè)等方法，這些方法面臨著成本高、耗時(shí)長(zhǎng)且難以原位檢測(cè)等困難。

　　她大膽設(shè)想，能不能基于上述研究，嘗試設(shè)計(jì)一種紗線化的柔性傳感器，用于大型復(fù)合材料構(gòu)件的無(wú)損檢測(cè)，讓各種材料損傷在還未產(chǎn)生嚴(yán)重事故之前就提前發(fā)出預(yù)警，保證其長(zhǎng)期安全運(yùn)行呢？

　　在老師們的支持下，她和學(xué)生團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)幾年探索，采用一種新興的納米材料制備技術(shù)，制備出一種特殊的柔性紗線傳感器。

　　岳佳寧給這個(gè)復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)的創(chuàng)新項(xiàng)目起名“微熒速檢”。

　　“在技術(shù)水平上，這屬于較為先進(jìn)的柔性電子技術(shù)應(yīng)用之一，可以運(yùn)用于大多數(shù)復(fù)合材料的原位無(wú)損檢測(cè)。”吳利偉說(shuō)。

　　熒光測(cè)圖法讓這種柔性傳感器發(fā)揮出它的特性，通過(guò)熒光照射可以將肉眼不可見(jiàn)的應(yīng)力載荷信息進(jìn)行可視化處理。也就是說(shuō)，有了柔性紗線傳感器后，材料在承受不同力度、濕度等情況下，會(huì)分別顯示出不同顏色。

　　檢測(cè)人員手持手機(jī)等終端設(shè)備，通過(guò)拍照就可以實(shí)時(shí)直觀獲取結(jié)構(gòu)件在承載過(guò)程中的載荷變化，快速得出材料的“體檢報(bào)告”，無(wú)須大型檢測(cè)設(shè)備，省時(shí)、省力、省錢。

　　岳佳寧說(shuō)，這種柔性壓力傳感器的紗線狀形態(tài)，不僅能以增強(qiáng)體的形式融入工程材料預(yù)制體中，還可以實(shí)現(xiàn)工程材料在毫米尺度上的應(yīng)力應(yīng)變分布，以及損傷裂紋擴(kuò)展的實(shí)時(shí)監(jiān)控，也可以預(yù)計(jì)出材料的使用壽命，“與傳統(tǒng)傳感器相比，這種方式成本低，可以在材料整個(gè)生命周期持續(xù)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，還可以在不中斷服務(wù)的同時(shí)，實(shí)施保護(hù)性維修。”

　　姜茜說(shuō)，近年來(lái)，天津工業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)與功能紡織復(fù)合材料團(tuán)隊(duì)，圍繞紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)制備技術(shù)，形成了一套研究思路，“特別注重基礎(chǔ)研究與人才培養(yǎng)相結(jié)合，技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相融合，不斷加強(qiáng)紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料研究成果轉(zhuǎn)化及前沿探索，致力于解決關(guān)鍵技術(shù)難題。”

　　團(tuán)隊(duì)深耕先進(jìn)紡織復(fù)合材料的研發(fā)及制備，持續(xù)增強(qiáng)對(duì)先進(jìn)紡織復(fù)合材料的理論和實(shí)踐研究深度，與中國(guó)直升機(jī)研究所、中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院、國(guó)防科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等單位共同開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化。

　　師生共同設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的多向編織復(fù)合材料，成功應(yīng)用于天津市科技重大專項(xiàng)“天津號(hào)”純太陽(yáng)能電動(dòng)車，全碳纖維復(fù)合材料作為主承力部件，比鋁合金減重30%以上，在天津市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)亮相，獲得廣泛關(guān)注。

　　團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的耐高溫?zé)崦芊饧�，�?shí)現(xiàn)了飛行器零部件的低成本國(guó)產(chǎn)化，獲2023年度中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)專利金獎(jiǎng)。獨(dú)創(chuàng)性的紡織結(jié)構(gòu)超材料已發(fā)表高水平論文14篇，正在進(jìn)行科技成果轉(zhuǎn)化。

　　紡織新材料的快速發(fā)展，也推動(dòng)著產(chǎn)業(yè)體系的重構(gòu)與升級(jí)，吳利偉認(rèn)為，每年一批又一批充滿創(chuàng)新精神的本科生、碩士生參與到新興領(lǐng)域的課題研究中來(lái)，“他們正是推動(dòng)中國(guó)制造前行的青春動(dòng)能。”

來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)