Meng zinkoxide-nanokristallen door kunststofcomposieten en je kunt materiaalmoeheid door overbelasting in een vroeg stadium zien aankomen. Dat maakt het toepassen van die composieten een stuk minder link, schrijven Duitse onderzoekers op de website van Advanced Materials.

Om het belang van de ontdekking te benadrukken verwijst de persdienst van de TU München maar weer eens naar het beruchte ongeluk met een ICE-hogesnelheidstrein in 1998, veroorzaakt door materiaalmoeheid in een stalen wielband. “In composieten is zulke schade nóg moeilijker te herkennen”, stelt het persbericht - wat op zich kan kloppen omdat de gebruikelijke ultrasone tests minder goed werken bij composieten dan bij metalen.

De gebruikte nanokristallen zijn zogeheten ZnO-tetrapoden, opgebouwd uit vier dunne punten. Ze zijn bijvoorbeeld te maken door zink bij hoge temperatuur te verdampen, en te zorgen dat de damp gecontroleerd wordt geoxideerd. Bekend was al dat deze kristallen groen oplichten als je ze met uv-licht bestraalt.

De Duitsers hebben nu vastgesteld dat je dat lichteffect ook nog ziet wanneer je de tetrapoden ingiet in polydimethylsiloxaan oftewel siliconenrubber. Belangrijker: als je dat rubber vervolgens oprekt zodat de kristallen een beetje worden vervormd, blijkt de tint naar blauw te verschuiven.

Hoe je dan precies kunt zien dat het materiaal door de mechanische belasting begint te scheuren, staat er niet bij. Maar waarschijnlijk valt rond zo’n scheur de rekspanning weg zodat ter plekke de kristallen weer groen licht gaan geven.

Bijkomend voordeel is dat de kristallen een prima vulstof blijken te zijn, die de mechanische eigenschappen van het rubber alleen maar verbetert.

bron: TU München