Международная команда инженеров из Великобритании и Австралии применила электрическую импедансную томографию для наблюдения за повреждениями в 3D-печатных решётчатых материалах. Об исследовании 30 сентября 2026 года сообщил Университет Глазго. Результаты опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.

Во время лабораторных испытаний система показывала области, где менялась проводимость и накапливались повреждения, в том числе до полного разрушения образца. Место дефекта она определяла с отклонением примерно на один раскос решётки.

Как электрические измерения превращаются в карту повреждений

Исследователи напечатали пластиковые решётки с углеродными нанотрубками, которые обеспечивали электропроводность материала. К образцам шириной 48 мм прикрепили внешние электроды. Решётки растягивали до разрыва, одновременно пропуская через них ток и измеряя разность потенциалов на поверхности.

При деформации и появлении трещин проводящие пути внутри решётки перестраивались. Из-за этого менялись распределение тока и показания электродов. Компьютерный алгоритм обрабатывал напряжения и восстанавливал карту электрических свойств структуры. Система отмечала повреждения не только рядом с электродами, но и на удалении от них.

Метод отличается от измерения сопротивления в одной точке или получения одного среднего показателя для всей детали. Такие измерения могут подтвердить изменение состояния материала, но не показывают пространственное распределение дефектов в сложной решётке.

Представим решётку из нескольких десятков тонких перемычек. Если одна из них начинает трескаться, общее сопротивление может только указать, что материал изменился. Импедансная томография в таком случае строит карту области, где нарушились проводящие пути, и позволяет следить за её изменением при дальнейшем растяжении.

Точность и ограничения опыта

Электрические карты сопоставляли с прямыми наблюдениями за образцами. По данным исследователей, карта указывала область повреждения с отклонением примерно на один раскос от фактического места, но не восстанавливала точную геометрию микротрещины.

В некоторых раскосах заранее создавали небольшие трещины. При увеличении деформации система отслеживала их распространение. Она также отмечала зоны накопления повреждений до момента разрушения решётки. Насколько заранее возникал такой сигнал, авторы не уточнили.

Результат пока относится к лабораторным пластиковым образцам с углеродными нанотрубками. В опубликованном описании нет числа испытанных образцов, диапазона обнаруживаемых размеров трещин, доли пропусков и ложных срабатываний. Эти сведения нужны, чтобы оценить надёжность результата, например при подготовке литературного обзора исследования.

Заявленную точность нельзя автоматически переносить на полноразмерные детали, другие материалы и реальные условия эксплуатации. Разработчикам ещё предстоит проверить масштабирование технологии. Пока опыт подтверждает основной принцип: повреждение перестраивает проводящие пути, поверхностные измерения фиксируют изменения напряжения, а обратный расчёт показывает вероятную область дефекта.

Схема восстановления области повреждения в проводящей 3D-печатной решётке по напряжениям на внешних электродах