小小紗線“變身”材料體檢利器

　　看似不起眼的小小紗線，竟能“變身”靈敏的材料體檢利器。通過它可以實時、無損檢測出不同材料的損傷情況，讓過去復雜耗時的大型復合材料檢測手段，變得輕松又精準。

　　這個創意來自天津工業大學紡織科學與工程學院的一支本科生科研團隊。這些年輕人長期關注先進紡織復合材料的開發與運用，先后在第十三屆“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽、第八屆中國國際“互聯網＋”大學生創新創業大賽中獲得優異成績。

　　團隊負責人岳佳寧說，比起獲獎，更希望把所學知識應用工程實踐中，解決復合材料市場檢測的痛點問題，真正“把論文寫在祖國大地上”。

　　上大學后，學習紡織工程專業的她，對紡織復合材料的研究產生了濃厚的興趣。一次在查找資料時，她了解到天津工業大學紡織科學與工程學院副教授吳利偉研究課題中，有關如何無損檢測預制體受損情況技術的研究，于是找到老師主動參與課題組的相關研究中。

　　吳利偉告訴記者，紡織工程不是人們印象中只能“做衣服”的專業，紡織復合材料強度大、剛度強、重量低，如今應用非常廣泛。大到衛星天線，小到人造血管；從上天入地的大裝備，到人們日常穿戴的衣物，很多都與紡織技術和復合材料密切相關。

　　此前，他與天津工業大學復合材料研究院研究員、博士生導師姜茜共同牽頭的結構與功能紡織復合材料課題組，與澳大利亞弗林德斯大學合作開發出了一種可紗線化的聚集誘導發光材料，可實現對有害氣體、微小損傷的實時傳感和檢測，成本低、靈敏度高、可實時檢測。

　　跟著指導老師深入企業一線調研后，岳佳寧了解到，目前復合材料發展很快，但對復合材料結構件的無損檢測手段卻不多。一般來說，行業內都是采用CT檢測、超聲檢測等方法，這些方法面臨著成本高、耗時長且難以原位檢測等困難。

　　她大膽設想，能不能基于上述研究，嘗試設計一種紗線化的柔性傳感器，用于大型復合材料構件的無損檢測，讓各種材料損傷在還未產生嚴重事故之前就提前發出預警，保證其長期安全運行呢？

　　在老師們的支持下，她和學生團隊經過幾年探索，采用一種新興的納米材料制備技術，制備出一種特殊的柔性紗線傳感器。

　　岳佳寧給這個復合材料無損檢測的創新項目起名“微熒速檢”。

　　“在技術水平上，這屬于較為先進的柔性電子技術應用之一，可以運用于大多數復合材料的原位無損檢測。”吳利偉說。

　　熒光測圖法讓這種柔性傳感器發揮出它的特性，通過熒光照射可以將肉眼不可見的應力載荷信息進行可視化處理。也就是說，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，會分別顯示出不同顏色。

　　檢測人員手持手機等終端設備，通過拍照就可以實時直觀獲取結構件在承載過程中的載荷變化，快速得出材料的“體檢報告”，無須大型檢測設備，省時、省力、省錢。

　　岳佳寧說，這種柔性壓力傳感器的紗線狀形態，不僅能以增強體的形式融入工程材料預制體中，還可以實現工程材料在毫米尺度上的應力應變分布，以及損傷裂紋擴展的實時監控，也可以預計出材料的使用壽命，“與傳統傳感器相比，這種方式成本低，可以在材料整個生命周期持續監測，一旦發現問題，還可以在不中斷服務的同時，實施保護性維修。”

　　姜茜說，近年來，天津工業大學結構與功能紡織復合材料團隊，圍繞紡織結構復合材料結構功能一體化設計制備技術，形成了一套研究思路，“特別注重基礎研究與人才培養相結合，技術創新與產業發展相融合，不斷加強紡織結構復合材料研究成果轉化及前沿探索，致力于解決關鍵技術難題。”

　　團隊深耕先進紡織復合材料的研發及制備，持續增強對先進紡織復合材料的理論和實踐研究深度，與中國直升機研究所、中國運載火箭技術研究院、國防科技大學、西北工業大學、北京航空航天大學等單位共同開展技術攻關和產學研轉化。

　　師生共同設計開發的多向編織復合材料，成功應用于天津市科技重大專項“天津號”純太陽能電動車，全碳纖維復合材料作為主承力部件，比鋁合金減重30%以上，在天津市科學技術獎勵大會亮相，獲得廣泛關注。

　　團隊開發的耐高溫熱密封件，實現了飛行器零部件的低成本國產化，獲2023年度中國紡織工業聯合會專利金獎。獨創性的紡織結構超材料已發表高水平論文14篇，正在進行科技成果轉化。

　　紡織新材料的快速發展，也推動著產業體系的重構與升級，吳利偉認為，每年一批又一批充滿創新精神的本科生、碩士生參與到新興領域的課題研究中來，“他們正是推動中國制造前行的青春動能。”

　　（來源：中國青年報客戶端）