В процессе разработки конструкции и опытных образцов автомобилей, бытовой, электронной техники, спортивного инвентаря и множества других изделий ключевую роль играет возможность измерения механических напряжений, возникающих в отдельных узлах и деталях этих изделий. Благодаря работе исследователей из Калифорнийского университета, Риверсайд, процесс определения механических напряжений стал гораздо проще и быстрее. Эти исследователи создали датчик-пленку, которая изменяет свой цвет в ответ на приложенное к ней механическое усилие, вызывающее деформацию. Такая пленка, наложенная на поверхность детали, может «проявить» узкие места ее конструкции, которые требуют дополнительного укрепления.

В настоящее время уже существует множество видов тонкопленочных датчиков, которые могут изменять свой цвет. Но существующие датчики обладают одним существенным недостатком, они могут менять интенсивность только одного единственного цвета.

Датчик же, разработанный калифорнийскими исследователями, может изменять свой цвет, покрывая почти весь диапазон видимого света, что намного облегчает процедуру считывания показаний этого датчика.

Датчик представляет собой полимерную пленку, в объем которой введена плотная «сетка», состоящая из золотых наночастиц.

Когда к этой пленке прикладывается механическое усилие или оказывается давление, пленка растягивается и расстояние между наночастицами увеличивается. Наночастицы, расположенные близко друг к другу, эффективно отражают свет синего цвета, но по мере увеличения расстояния между ними спектр отражаемого света сдвигается в красную область, проходя через все цвета радуги.

После того, как внешнее усилие или давление снимаются, датчик-пленка так и остается в деформированном состоянии, сохраняя цветовую картину, отображающую карту распределения механических напряжений, которая считывается при помощи специализированной камеры и обрабатывается предназначенной для этого компьютерной программой.

Наиболее красные места на этой карте показывают инженерам места конструкции, подвергшиеся максимальной деформации, что позволяет им принять решение о необходимости их усиления.

Исследователи сообщают, что благодаря простоте разработанной ими технологии пленка-датчик может быть создана прямо на поверхности объектов, что позволит исследовать при ее помощи детали, имеющие поверхность любой формы сложности.

Эта возможность является еще одним главным отличием новой пленки от других подобных датчиков, готовые пленки которых необходимо наносить на поверхность, подвергая их при этом деформации. Кроме этого, данную технологию можно несколько удешевить, заменив золотые наночастицы наночастицами из более дешевого материала, меди, серебра или титана.