丝绸的传感器可以加快发展的新的基础设施、 航空航天和消费材料

消费者想要节油型汽车和高性能运动用品、 市政当局希望耐候性的桥梁，和制造商希望更有效的方式，使可靠的汽车和飞机。所需要的是新的轻量级，节能复合材料不会开裂或破坏甚至后长时间暴露于环境或结构的应力。为了帮助使之成为可能，在美国国家标准和技术协会 (NIST) 工作的研究者开发了纳米级损伤传感探头嵌入轻质复合而成，环氧和丝绸的方法。

该探测器，称为机械响应性聚合物，可以加快产品测试并可能减少所用的时间和很多各种各样的新复合材料发展所需的材料。

NIST 团队从一种染料罗丹明产生 (RS)，从黑暗的状态更改为在对作用力反应的光状态被称为创建他们的探针。在这个实验中，分子被附加到包含在环氧树脂基复合材料内部的真丝纤维。随着越来越多的力量应用到复合材料中，应力和应变激活 RS，造成它与激光兴奋时会发出荧光。虽然这个改变不是肉眼可见的红色的激光和显微镜 NIST 设计和兴建用于复合材料，显示即使最微小的休息和到其内部的裂隙和揭示的点在哪里骨折纤维内拍照。结果今日刊登在杂志上提前材料接口 （链接是外部的）。

所用材料的复合材料设计中的很多不同。在自然界中，如螃蟹壳或大象象牙 （骨） 复合材料是由蛋白质和多糖。在此研究中，环氧树脂与丝备使用家蚕森喜朗丝绸蠕虫在牛津大学教授弗里茨沃组相结合。如在本研究中使用的纤维 reinforcedpolymer 复合材料结合最有利的方面的主要成分 — — 纤维和聚合物的韧性强度。不过，所有的复合材料的共同点是组件的交汇界面的存在。该接口的韧性是关键复合能力抵挡伤害。薄而灵活的接口往往深受设计师和制造商，但它是非常具有挑战性来测量复合材料的界面特性。

“很久没有方法来衡量宏观性能的复合材料，”研究员杰弗里 · 吉尔曼，做这项工作在 NIST 研究小组负责人说。”但几十年来所面临的挑战已确定发生了什么事里面，在界面。

一种选择是光学成像。然而，传统的光学成像的方法只是能够记录图像在达 200-400 纳米的尺度。某些接口只是 10 至 100 纳米的厚度，使这种技术成像在复合材料界面有点无效。通过安装界面的 RS 探测器，研究者们能够”看到”专门在使用光学显微镜的接口造成的伤害。

在界面上的单纤维束丝环氧改性机械变形机械响应性聚合物的激活。信用︰ 先进材料界面

NIST 研究团队正在计划扩大他们探索如何能在其他种类的复合材料以及用这种探针的研究。他们也会喜欢使用这种传感器，以提高这些复合材料承受极端冷和热的能力。那里是复合材料，使其经得起长时间的暴露在水，太，尤其是用于建筑更有弹性的基础构件，如桥梁和巨型风力涡轮机刀片的巨大需求。

研究团队计划继续寻找损坏传感器，如一个在这项研究的更多方法可以用来提高现有复合材料的标准，创造未来，确保这些材料安全、 可靠和强有力的复合材料的新标准。

“我们现在有损坏传感器，以帮助优化组合为不同的应用程序，”吉尔曼说。”如果你尝试设计更改，你可以计算出如果变化作出改进对复合材料界面或削弱它。”

这项研究资助通过与空军科学研究办公室和陆军研究办公室合作研究协议。