Verborgene Defekte

Verbundmaterialen lassen sich durch eingebaute Nanoröhrchen leichter inspizieren.

In den vergangenen Jahren haben viele Flugzeughersteller begonnen, ihre Flugzeuge aus Verbundmaterialien herzustellen, die aus hochfesten Fasern, wie beispielsweise Glas oder Kohlenstoff, in Plastik oder Metall bestehen. Diese Materialien sind leichter und stabiler als Aluminium, allerdings auch schwerer nach Schäden zu untersuchen, da auf der Oberfläche für gewöhnlich Defekte im Inneren nicht zu erkennen sind. Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, MA, USA haben jetzt eine Methode entwickelt, solche Werkstoffe einfacher zu inspizieren.

Eine gängige Methode, Verbundmaterial auf Schäden zu untersuchen, ist die Wärmbildmessung, wobei infrarote Strahlung detektiert wird, wenn das Material erhitzt wird. Kleine Brüche oder Ablösungen im Inneren verändern den Wärmefluss, was mit einer Wärmebildkamera festgestellt werden kann. Diese Methode hat allerdings den Nachteil, dass man große Heizgeräte nahe der Oberfläche braucht, was die Durchführung der Messungen recht mühsam macht. An dieser Stelle setzen die Forscher an: Sie bauen Kohlenstoffnanoröhrchen in das Verbundmaterial ein. Diese heizen sich auf, wenn man einen kleinen elektrischen Strom an der Oberfäche anlegt, wodurch das externe Heizen überflüssig wird. Die Materialen erwärmen sich sozusagen von Innen und Defekte werden für die Wärmebildkamera sichtbar. Tests haben zudem gezeigt, dass die Verbundmaterialen, die Nanoröhrchen enthalten, bessere mechanische Eigenschaften wie Festigkeit und Zähigkeit aufweisen, verglichen mit gängigen Kompositen.