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使用近红外荧光揭示水泥损坏的早期迹象

思想领袖R.布鲁斯·韦斯曼化学/材料科学与纳米工程系莱斯大学
偶氮光学 采访了美国德克萨斯州莱斯大学的 R. Bruce Weisman,他发现了水泥中硅纳米颗粒的荧光,以及如何利用它来揭示混凝土结构损坏的早期迹象。

您是如何开始研究水泥微裂纹的?

我们与科威特科学研究所的一位合作者合作,他有兴趣使用莱斯大学的应变传感技术测量混凝土结构中的应变,该技术基于碳纳米管的荧光。当我们在混凝土上尝试该方法时,我们发现了强烈且出乎意料的干扰发射,我们将其追溯到试样中的水泥。我们在试样上涂上黑色油漆以阻挡干扰,但发现当试样在应变下开裂时,油漆也会开裂。这暴露了下面的裸露混凝土,发出荧光并显示裂缝位置。

您能告诉我们您创建的用于揭示水泥早期损坏迹象的方法吗?

在感兴趣的水泥或混凝土表面上涂上一层薄薄的黑色油漆。为了检查由机械应力导致的表面随后形成的微裂纹,我们用强可见光扫描表面并寻找存在水泥近红外发射的位置。这些位置绘制出裂缝的形状和大小。

水泥, 近红外荧光

图片来源:okcm/Shutterstock.com

您能解释一下近红外荧光是什么以及它在您的研究中的意义吗?

当物质被常规可见光照射时,这种光的波长太长,人眼无法看到。发射波长通常是物质的特征。在水泥的情况下,我们发现发射光谱尖锐且接近 1140 nm。

波特兰水泥中的微观晶体发出的近红外荧光如何用于识别结构中特定类型的水泥? 

我们发现不同类型的波特兰水泥的发射波长存在微小差异。测量发射光谱可以让人们在不进行任何化学测试甚至不接触样品的情况下区分类型

这种方法是否有可能在更广泛的范围内应用?可能面临哪些挑战以及如何克服这些挑战?

对于实际应用,应使用近红外相机而不是逐点扫描来对裂缝中的水泥排放进行成像。这将提供更好的测量速度。

为什么监测混凝土结构很重要?

尽管对于许多混凝土结构来说,轻微的表面开裂并不令人担忧,但还有其他一些,例如核电站中的安全壳,应该不会受到任何损坏。在这些情况下,早期检测裂缝以确保设施的安全运行非常重要。

您的项目的下一步是什么?

我们想开发使用相机有效成像近红外荧光并显示混凝土微裂纹的方法。这将是该方法商业应用的重要一步。

读者在哪里可以找到更多信息?

我们的开放获取出版物在 科学报告 12, 1197 (2022)

关于 R. Bruce Weisman

R.布鲁斯·韦斯曼 是莱斯大学化学系和材料科学与纳米工程系的教授。他和他的莱斯大学同事 Satish Nagarajaiah 教授(土木与环境工程系)共同指导了这个合作研究项目。

Weisman 是一位物理化学家,以领导单壁碳纳米管近红外荧光的发现和解释而闻名。 He is an elected Fellow of the American Physical Society, the American Association for the Advancement of Science, and the Electrochemical Society. Weisman 目前的研究重点是碳纳米材料的基础和应用光学研究。

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劳拉汤姆森

作者:

劳拉汤姆森

劳拉汤姆森 毕业于曼彻斯特城市大学,获得英语和社会学学位。在学习期间,劳拉曾担任校对员,并继续全职工作,直到成为一家领先的分析和媒体公司的网站编辑。 在业余时间,劳拉喜欢阅读各种书籍和撰写历史小说。作为 BorrowmyDoggy.com 的一部分,她还喜欢到世界各地去看看新的地方,并花费许多周末来照顾狗。

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    Thomson, Laura. (2022, March 02). 使用近红外荧光揭示水泥损坏的早期迹象. AZoOptics. Retrieved on March 04, 2022 from //www.etc47.top/Article.aspx?ArticleID=2167.

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    汤姆森,劳拉。 “使用近红外荧光揭示水泥损坏的早期迹象”。 AZoOptics. //www.etc47.top/Article.aspx?ArticleID=2167. (accessed March 04, 2022).

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    汤姆森,劳拉。 2022 年。 使用近红外荧光揭示水泥损坏的早期迹象. AZoOptics, viewed 04 March 2022, //www.etc47.top/Article.aspx?ArticleID=2167.

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