Инфракрасные (термические) методы неразрушающего контроля
Метод неразрушающего контроля для обнаружения дефектов в структуре материала использует и различия в распространении тепловых потоков [43]. Материал сначала подвергают нагреву. Как при нагревании, так и при охлаждении регистрируется температура поверхности, для чего применяют чувствительную инфракрасную аппаратуру (радиометры). Серийно выпускаемые радиометры позволяют измерять температуру с очень высокой точностью: их погрешность менее 0,1 °С.
Если предварительному нагреву подвергнут армированный пластик, то перенос (рассеяние) тепла происходит существенно быстрее, если отсутствуют дефекты, в частности не связанные участки. При наличии таких дефектов температура поверхности В их окрестности выше [44].
Простые точечные измерения, построение температурных профилей и определение температуры площадей являются наиболее распространенными термическими МНК.
Для контроля сотовых сандвичевых конструкций часто применяют метод «малярной кисти», основанный на измерении температуры поверхности материала. После кратковременного нагрева температура поверхности измеряется радиометром. Температура поверхности может непрерывно регистрироваться [45]. При этом методе нет необходимости контакта прибора с образцом.
Другой термический МНК основан на использовании высокой чувствительности жидких кристаллов к температуре. Особенно чувствительны к температуре структуры, содержащие холестерин. Бесцветные в изотропном состоянии вещества, содержащие холестерин, проходят через ряд ярко окрашенных состояний, пока при охлаждении не достигнут жидкокристаллической фазы. Подбирая смеси эфиров холестерина, исследователи из фирмы «Боинг» смогли детектировать температуру материалов с большой точностью. Изменения цвета от красного до синего происходят в интервале температур всего 2 ... 4 °С [46, 47]. В случае применения водных растворов покрытия могут быть сняты простым промыванием после окончания температурных измерений.
Жидкокристаллическое покрытие нагревается одновременно и равномерно вместе с образцом. Дефекты могут быть выявлены по изменению цвета покрытия, так как вблизи дефекта цвет поверхности (покрытия) изменится из-за более высокой или более низкой температуры окрестности дефекта. Поскольку метод основан не на равновесном нагреве, а на тепловых потоках, он может быть применен как при нагревании, так и при охлаждении образца. Области, содержащие дефекты, или соседние с ними окрашены обычно в более «теплые» цвета, так как эти области хуже передают теплоту. Простота применения и низкая стоимость метода делает МНК на основе жидкокристаллических покрытий весьма привлекательным.
Исследования [48 ] показали практическую возможность применения фотохромних «картин» как недорогого метода локации дефектов в композиционных материалах. Изученные покрытия могут быть удалены механически или смыты слабыми растворителями. Покрытия этого типа «активируются» ультрафиолетовым облучением. Образец с активированным покрытием нагревают и наблюдают изменение цвета, связанное с уменьшением теплопроводности в областях, лежащих вблизи несплошностей.
Необходимо заметить, что инфракрасные (термические) МНК не могут определять участки с низкими физико-механическими свойствами. Идентифицируются только такие дефекты, как поры, пузыри, несплошности и несвязанные (непроклеенные) участки. Дефекты, лежащие близко к поверхности образцов, определяются легче. Чувствительность метода падает с ростом толщины исследуемого материала.