Крах моста, сооружения или здания всегда является тревожащим событием, даже если случай обошелся без человеческих жертв. Для контроля состояния сооружений разрабатываются различные технологии, используя которые можно вовремя предсказать и предупредить появление таких инцидентов. В большинстве случаев такие технологии представляют собой датчики, внедренные в элементы конструкций, с помощью которых получают данные о механических напряжениях, которые испытывает материал конструкции. И если деформация материала от напряжения приведет к порче самого датчика, который в большинстве случаев невозможно заменить, то соответствующие службы будут не в состоянии дальше отслеживать целостность конструкции.

Решая эту проблему, исследователи из университета Северной Каролины создали новый вид датчиков структурного напряжения, которые могут самовосстанавливаться после повреждения и продолжать нормальное функционирование. Рабочая часть этого датчика представляет две идущие параллельно нити оптоволокна, размещенные в резервуаре, наполненном полимерным материалом, который полимеризуется и становится твердым под воздействием ультрафиолетового излучения. Один из концов обоих нитей замкнут светопроводящим материалом. Достаточно сильный луч ультрафиолетового света, попадая в одно оптоволокно, проходит сквозь него, сквозь полимерный соединитель и возвращается назад по второму оптоволокну.

Поскольку датчик присоединен "намертво" к конструкционному материалу, он подвергается такому же сжатию или растяжению, как сам материал. Измеряя расстояние, пройденное лучом света сквозь датчик, измеряется длина оптического волокна, которая затем интерпретируется в измерение механического напряжения.

Однако, если этот датчик растянуть слишком сильно, то нить оптоволокна треснет. Но жидкий полимерный состав, находящийся в резервуаре, заполнит собой получившийся промежуток и под воздействием ультрафиолетового света затвердеет, склеив собой порванное оптоволокно. Оптическая цепь снова становится замкнутой и датчик продолжает работать в обычном режиме.

"Воздействия, которые могут привести к порче датчика, но не вызовут крах конструкции, встречаются довольно часто" - рассказывает доктор Кара Петерс (Dr. Kara Peters), профессор в области механических и космических разработок из университета Северной Каролины. - "Сбор данных, указывающих на то, что же на самом деле происходит с контролируемыми строениями и конструкциями, позволит сделать выводы о безопасности конструкции. Но, если датчики выходят из строя, то получение данных становится невозможным. Хочется надеяться, что новый тип датчиков позволит в будущем держать наши конструкции и сооружения под постоянным непрерывным контролем".

Описание проведенных исследований и технологий, использованных для создания нового датчика, было опубликовано в последнем выпуске журнала "Smart Materials And Structures".