Trong những năm gần đây, nhiều nhà sản xuất máy bay đã bắt đầu chế tạo máy bay từ các vật liệu composit tiên tiến gồm có các sợi độ bền cao như sợi các bon hay sợi thủy tinh được gắn vào trong chất nền (matrix) nhựa hoặc kim loại. Các vật liệu này chắc chắn và có trọng lượng nhẹ hơn nhôm nhưng việc kiểm tra mức độ hư hại của chúng cũng khó khăn hơn vì bề mặt của chúng thường không biểu hiện tình trạng bên dưới.
Brian L. Wardle, PGS về hàng không và du hành vũ trụ thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cho biết: Với nhôm, nếu bạn va phải sẽ xuất hiện vết lõm trên đó. Còn với vật liệu composit, thông thường nếu bạn va phải sẽ không thấy sự hư hại trên bề mặt mặc dù có hỏng hóc bên trong.
Wardle và các cộng sự tại MIT đã tìm ra phương pháp mới để phát hiện sự hư hại bên trong bằng cách sử dụng thiết bị cầm tay và camera nhạy nhiệt. Cách tiếp cận này cũng đòi hỏi phải thiết kế đưa các vật liệu composit vào trong các ống nano các bon để sản xuất lượng nhiệt cần cho thử nghiệm.
Phương pháp mới được mô tả trên tạp chí Nanotechnology xuất bản trực tuyến ngày 22/03/2011, có thể cho phép các hãng hàng không kiểm tra máy bay của họ nhanh chóng hơn nhiều. Dự án này là một phần của nỗ lực do ngành công nghiệp hàng không vũ trụ tài trợ trong nhiều năm để cải tiến các đặc tính cơ học của vật liệu composit tiên tiến hiện có được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ. Không quân và Hải quân Hoa Kỳ cũng quan tâm đến công nghệ và Wardle đang phối hợp với các đơn vị này để triển khai áp dụng công nghệ trong các máy bay của họ. Wardle cho biết: các vật liệu composit tiên tiến thông thường không chỉ có trong máy bay mà cả ô tô, cây cầu và cánh quạt của tua bin gió.
Một phương pháp mà các cán bộ kiểm tra hiện đang sử dụng để phát hiện hỏng hóc trong các vật liệu composit tiên tiến là máy đo nhiệt bức xạ bằng hồng ngoại phát hiện ra bức xạ hồng ngoài phát ra khi bề mặt được đốt nóng. Trong vật liệu composit tiên tiến, bất cứ vết rạn hoặc sự tách lớp nào (tách lớp tạo thành vật liệu composit) sẽ làm chuyển hướng dòng nhiệt. Mô hình dòng nhiệt khác thường đó có thể được quan sát bằng camera nhạy nhiệt.
Phương pháp này hiệu quả nhưng lại cần phải đặt các bếp lò lớn gần bề mặt. Với phương pháp mới, các ống nano các bon được gắn vào trong vật liệu composit. Khi dòng điện yếu đi qua bề mặt làm nóng các ống nano nên giảm nhu cầu về nguồn nhiệt bên ngoài. Cán bộ kiểm tra có thể nhìn thấy sự hư hại nhờ camera nhạy nhiệt hoặc kính bảo hộ.
Cho đến nay, vật liệu hybrid ống nano các bon mới do Wardle chế tạo là có các đặc tính cơ học như độ bền và độ dẻo dai tốt hơn so với các vật liệu composit hiện có.
NASATI (N.P.D – theo http://www.eurekalert.org, 3/2011)
Leave a Reply