英国开发石墨烯探测器用于复合材料无损检测

日前，一项由英国剑桥纳米材料技术公司、英国伦敦布鲁内尔大学等单位联合开展的“Graphosite”项目得到了“创新英国（Innovate UK）”基金的资助。“创新英国”是英国研究与创新体系的一部分，该组织与高等学府、研究机构、工业企业、慈善机构和政府合作，为研究和创新创造最佳的外部环境。

Graphosite项目的目标是制造一种石墨烯传感器，能够在复合材料的生产过程及复合材料部件的服役过程中对材料中的缺陷进行检测。该项目于2018年下半年启动，将于2021年1月结题。

复合材料制造过程中最常见的缺陷是孔洞，即基体材料中存在的小空隙。由于能够影响层间剪切强度等力学性能，孔隙率对复合材料性能的影响至关重要。服役中的损伤主要由冲击造成，能够导致肉眼不可见的内部分层，或者在材料表面形成穿孔。三明治夹心结构可能同时出现面板分层和基体开裂现象。芯材则可能在吸收冲击能量后破碎，进而出现变形和褶皱。尽管通常情况下，芯材结构能够回复原有形状，但这必将显著降低材料的压缩强度。

Graphosite项目是应行业对复合材料缺陷检测技术的迫切需求而设立的，随着复合材料在航空、汽车、海洋及土木工程领域的不断应用而日益发展。目前，复合材料领域常规的无损检测技术包括：通过二维C扫描显示分层或缺陷的超声探测技术、 应变片，以及用于指示由于刚度变化造成元件损伤的局部敲击测试法（也称硬币敲击测试法）等。该项目所开发的石墨烯传感器将解决现有技术面临的两大挑战，即单方向上的缺陷测量和仅出现于某个特定表面的裂纹的探测。石墨烯的应用显著提高了探测器的灵敏度和灵活性。

近年来，石墨烯以其诸多性能优势吸引了业内众多人士的目光。Graphosite项目以石墨烯为敏感元素，使研究者有机会突破复合材料行业现有检测技术的极限。该项目的最终目标是生产出灵敏系数远超现有应变片的传感器。