РФФ использует терагерцовое излучение для контроля качества композитов
14 Апреля 2021

Молодой ученый радиофизического факультета Томского государственного университета Александр Бердюгин при поддержке гранта РФФИ изучает неоднородности в композитных материалах с помощью терагерцового излучения и разработанной на конкурс «Умник-НТИ Технет» системы терагерцового имиджинга. Исследование позволит в дальнейшем повысить качество композитов, применяемых в медицине, ракетостроении, автомобильной промышленности и других отраслях.

Сегодня наблюдается стремительный рост исследований, посвященных практическому применению терагерцового излучения в различных сферах науки и техники: в телекоммуникационных системах, медицине, системах безопасности, искусствоведении. Также широко разрабатываются функциональные композиционные материалы на основе углеродных нанотрубок, графена, углерода луковичной структуры и нановолокна.

При получении таких материалов необходимо знать зависимость между требуемым поверхностным распределением электромагнитных параметров и основными физическими характеристиками композита: видом и структурными особенностями частиц активной фазы, их концентрацией, неоднородностью самого материала. Радиофизики ТГУ предложили решить эту задачу при помощи терагерцовой визуализации в спектрометре.

Александр Бердюгин

— Мы занимаемся изучением неоднородности композитов. Изготовленные нашими коллегами из НИИ образцы композитных материалов мы помещаем в терагерцовый сканер. Затем интенсивность излучения в каждой точке регистрируется, собирая изображение воедино, подобно фотографии в оптическом диапазоне. Малая длина волны (менее 300 мкм) позволяет заглянуть внутрь объекта с достаточно высоким разрешением. Так мы определяем однородность материалов, находим дефекты, трещины, при помощи нашего метода можно изучать химический состав. Также наша система может, например, «увидеть» карандашные либо угольные наброски картин под слоем краски, – рассказал аспирант РФФ ТГУ Александр Бердюгин.

Эмблема ТГУ скрытая в конверте

Разработанное на РФФ программное обеспечение в реальном времени выдает данные о размере и локализации неоднородности в исследуемом образце композита. Из них вычисляются электрофизические параметры, которые нужны для наполнения баз данных производителей композиционных материалов.

— Самая главная задача – усовершенствовать методику производства и контроля качества композитов. Полученные в терагерцовом спектре изображения мы отправляем изготовителям. Из полученных данных производитель может судить о степени однородности композиционных материалов, наличии и пространственном расположении дефектов. Это позволяет скорректировать технологию производства и повысить качество и надежность выпускаемых материалов, — пояснил Александр Бердюгин.

Композиты
В настоящее время ученые находятся на этапе совершенствования технологии терагерцового имиджинга материалов, повышения пространственной разрешающей способности, а также расширения функционала программного обеспечения.