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【前沿技术】日企开发出碳纤维复合材料可视化检测技术,可观察复材内部纤维含量与取向

 碳纤复材 2023-09-27 发布于浙江

9月26日,总部位于日本东京都千代田区的柯尼卡美能达株式会社(Konica Minolta)公司官网发布消息,该公司研发的X射线Talbot低干涉摄影装置“XtraLINQ Talbot®“,成功被与尖端材料技术的发展有关的著名业界团体——尖端材料技术协会(SAMPE Japan)授予“产品·技术奖”,表彰仪式于9月25日在东京大学本乡校区(东京都文京区)举行。

“XtraLINQ Talbot®“装置是一种利用Talbo-低干涉原理的X射线干涉成像设备,它通过采用X射线对目标成像时产生的衰减、折射、散射进行图像化,从而实现以往无法看到的微观(如仅仅几微米数量级)结构的可视化。这次获奖主要是因为该装置对碳纤维增强塑料(CFRP)的无损可视化研究做出了很大的贡献

此次授予的产品·技术奖是在SAMPE Japan主办的展览会上予以公示并展出的,这是一种针对基于新材料或新工艺的新产品或新技术,在独创性、技术上和商品上具有突出表现的产品奖项

【表彰对象】:X射线Talbot低干涉摄像装置“XtraLINQ Talbot®”

【推荐理由】:作为一款由柯尼卡美能达率先开发的利用了Talbot-低干涉的X射线成像装置,能够在短时间内、无损伤、大面积、高精度地提取CFRP内部的纤维状态,特别是在使用了非连续纤维的随机取向型的CFRP中,能够无损地获取局部的纤维含量、纤维分散及纤维取向等CFRP内部的信息,这些特性均与复合材料物理化学性质密切相关。此外,利用该装置还可以预测CFRP破坏行为的可能性从而为CFRP的研究做出了巨大贡献。


【X射线Talbot・低干涉成像装置】:“XtraLINQ Talbot®”在X射线管和图像检测器之间配置G0、G1、G2三个晶格。G0晶格提高X射线的干涉性,当干扰性提高的X射线撞击G1晶格时,会引起干扰,并在G2晶格的位置系上干涉像。这个干涉像根据被摄体的有无而变化,检测、运算其差,制作吸收图像、微分相位图像、小角散射图像。使用该Talbot・低干涉仪的相位对比成像技术制作的3种图像分别具有以下特点:


  • 吸收图像:对X射线吸收大的金属异物等的检测优异
  • 微分相位图像:通过将微小折射角图像化,对高分子和碳纤维等轻元素具有良好的描绘性
  • 小角散射图像:小于像素尺寸数微米的粒子群或数微米的纤维束可成像

关于CFRP研究和市场推广中的应用:CFRP作为面向飞机、汽车等移动领域的强韧且轻量化的部件使用,受关注程度越来越高。为了实现关键的低成本化,正在加速开发新的成型工艺与应用技术,但是在CFRP的加工和生产现场的检查中,需要大面积把握CFRP内部的纤维取向,探索预测强度的方法。“XtraLINQ Talbot®”的大面积纤维取向成像将CFRP的纤维取向可视化、定量化,作为AI学习的INPUT信息,使CFRP强度的AI预测成为可能。今后,该技术有望在CFRP等复合材料的开发、低环境负荷构件的开发等领域得到广泛应用

根据公司规划,柯尼卡美能达继续将本技术应用于CFRP以外的所有复合材料领域,为满足社会的无损性预测需求做出贡献

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