Polacy stworzyli farbę, która ostrzeże o uszkodzeniach budynków i maszyn

W świecie inżynierii i technologii diagnoza zbliżającej się awarii poprzez zmianę naprężeń w strukturze konstrukcji jest kluczowym wyzwaniem. Na szczęście, dzięki pracy polskich naukowców, teraz mamy narzędzia, które mogą pomóc w przewidywaniu takich awarii.

Prof. Łukasz Marciniak i Maja Szymczak z Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych Polskiej Akademii Nauk (INTiBS PAN) są twórcami nowatorskiego rozwiązania – metody pomiaru zmiany ciśnienia przy użyciu nanomateriałów luminescencyjnych.

Luminescencja to zjawisko, w którym luminofory emitują fale świetlne pod wpływem źródła innego niż promieniowanie cieplne, na przykład wysokich temperatur. Naukowcy opracowali specjalny materiał, którego widmo emisyjne jest zależne od ciśnienia, czyli naprężeń występujących w obiekcie.

Material ten przyjmuje postać farby lub lakieru zawierającego luminescencyjne nanocząstki. Szczegóły na temat tego innowacyjnego odkrycia można znaleźć w artykule naukowym opublikowanym na łamach Chemical Engineering Journal.

Ten przełomowy materiał może pomóc w przewidywaniu uszkodzeń w budynkach, maszynach i innych konstrukcjach technicznych. Jak wyjaśniają naukowcy w rozmowie z portalem „Nauka w Polsce”, ich metoda może być stosowana stale, bez potrzeby dodatkowego zasilania. Po prostu skanujemy obiekt pokryty specjalną farbą za pomocą kamery, a naprężenia prowadzące do ewentualnych uszkodzeń są widoczne w czasie rzeczywistym.

Wyróżniająca cecha tej innowacji to fakt, że stworzony materiał charakteryzuje się rekordowym przesunięciem widma emisji o 23 nm na gigapaskal, co jest największą wartością odnotowaną w literaturze naukowej. To oznacza, że zmiany koloru zależne od ciśnienia w obiekcie są widoczne dla ludzkiego oka.

Dodatkową zaletą tych luminescencyjnych nanomateriałów jest to, że, w przeciwieństwie do innych manometrów, nie reagują na zmiany temperatury, co zapewnia dokładniejsze pomiary. Takie działanie jest możliwe dzięki domieszkowaniu chromem trójwartościowym, co prowadzi do zmiany dystansu między jonami materiału pod wpływem ciśnienia, a co za tym idzie, do zmiany sił pola krystalicznego. To z kolei bezpośrednio wpływa na kolor widma emisyjnego.

Zastosowanie tego odkrycia może otworzyć nowe możliwości w dziedzinie monitorowania i utrzymania infrastruktury technicznej, zwiększając bezpieczeństwo i efektywność tych systemów. Polska, dzięki pracom takich naukowców jak Prof. Marciniak i Maja Szymczak, umacnia swoją pozycję na mapie globalnej innowacji.