量子点涂料可以使飞机检查快速而简单

当用紫外光扫描时，涂料可以迅速发现其下面表面的应变现象。

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来的技术人员仅通过相机快速扫描，就能够测试飞机机身的适航性，检查桥梁的结构完整性或检查复杂的3D打印部件是否存在缺陷。美国空军技术学院和Los Alamos国家实验室的研究人员正在开发一种含有量子点的涂料，这种涂料可以实现这一点。研究人员表示，制造商可以将这种涂料涂在包括车辆、基础设施和零部件在内的物体表面。检查员或质量保证专家可以通过分析发出的光来快速测量这些表面上的应变（变形程度）。

为了在今天的测试过程中不破坏表面，技术人员可能会产生一个磁场，但这通常需要笨重的设备，并提供难以读取的结果。他们还可能使用X射线，这会带来辐射安全问题。其他的扫描方法，如超声波或微波，在它们可以测量的材料方面受到限制。

“想象一下拿着照相机，然后在屏幕上看到二维应变表面图，”空军技术学院的Michael Sherburne说，他是开发注入量子点涂料的研究人员之一。

量子点是几纳米宽的半导体粒子。它们的小尺寸带来了一些独特的量子效应，就好像每个量子点都是一个人工原子。例如，量子点在受到电磁辐射的激发时会发光。发出的光的波长根据点的大小而变化，较小的点发出蓝光。

“涂料”由悬浮在透明聚合物中的量子点组成。这些点在紫外线照射下发出绿光。其他的量子点涂料确实存在，但它们主要用于美学，比如在黑暗中给物体发光。

这种涂料的量子点还有一个额外的特性：当它们受到拉伸或挤压时，它们发出的光的波长会发生变化，变得更短（更蓝）或更长（更红），这取决于它们是被拉伸还是挤压。研究人员设想了一种相机，它使用激光在有涂料的表面上照射紫外线，然后捕捉到产生的辐射，并绘制出表面应变图。

佛罗里达大学（University of Florida）的化学教授Kirk Schanze表示，利用光来测量应变的想法已经存在了几十年，但使用量子点来实现这一目的还是一个新的想法。

不过，这种涂料确实有其局限性。首先，非常高的温度会融化聚合物。当然，量子点涂层只能测量涂料施涂后发生的应变；例如，如果一名技术人员在一架旧飞机上涂上它，涂料不会显示出之前发生的任何变形。

但Sherburne想解决后一个问题。“这肯定是未来的工作，”他说。

除了使检测过程更快、更容易，这种涂料可能比今天的应变传感仪器更通用。制造商可以将其应用到3D打印的形状复杂的零件上，这些零件不适合今天的应变测量技术。此外，一种装置可以将紫外光通过光纤电缆传输，从而可以扫描在其他地方很难到达的表面。

Schanze称研究人员的工作是“一个有趣的概念证明”，但他说，使用这种颜料进行全尺寸测量的途径还不清楚。

Sherburne也认为，任何实际应用都还有很长的路要走。下一步是构建一个在紫外线下扫描并测量返回颜色的相机系统。虽然这项技术已经存在，但研究人员还没有将其发展到一个概念之外。因此，维修人员可能需要十多年的时间才能开始在桥梁上涂上应变感应涂料，并用紫外线扫描。