Blitzlicht auf Farbe zeigt Brückenschäden

Neuartiges Material leuchtet, wenn Bauwerke belastet werden und ermöglicht frühe Maßnahmen

Brückeninspektion mit einer Drohne (Illustration: Tomoki Uchiyama, Chao-Nan Xu et al.)

Sendai (pte003/10.06.2024/06:05) - Mit einer Farbe aus einer ungewöhnlichen Kombination von chemischen Elementen lassen sich laut einem Team um Chao-Nan Xuder von Tohoku-Universität ( http://www.tohoku.ac.jp/en/ ) mechanische Belastungen an Bauwerken künftig sichtbar machen. Sie wird einfach auf die Oberfläche gepinselt. Um zu sehen, wie stark die Belastung in der Vergangenheit war, wird sie mit Lichtblitzen bestrahlt. Die Farbe reagiert mit Nachleuchten, Lumineszenz. Das Besondere an dem neuen Material: Es speichert die Info über die Belastung des Bauwerks für längere Zeit. Zudem ist die Helligkeit des Nachleuchtens ein Maß für die Kräfteeinwirkung in der Vergangenheit.

Inspektion mit Drohnen

In der Praxis werden derart präparierte Bauwerke wie Brücken in gewissen Abständen von Drohnen inspiziert, die ein Blitzlichtgerät und eine Kamera an Bord haben. Die Kamera zeichnet das Nachleuchten auf, sodass Behörden über die Jahre ein Abnutzungsprofil erhalten und Reparaturen und Sanierungsmaßnahmen so rechtzeitig ansetzen können, dass keine irreparablen Schäden entstehen.

"Was unser Material wirklich innovativ macht, ist die Tatsache, dass es ohne Stromversorgung, komplexe Ausrüstung und ständige Vor-Ort-Beobachtung funktioniert und leicht mit IoT-Technologie kombiniert werden kann", so Xu. Die Farbe enthält mechanolumineszente Materialien, die leuchten, wenn sie mechanisch angeregt werden. Normalerweise ist das ein Effekt, der nur im Moment der Belastung zu sehen ist. Xus Material speichert dagegen die Info, sodass sie später abgerufen werden kann.

Mix wird "verunreinigt"

Derartige Systeme gibt es bereits. Sie bestehen aus einer Kombination von mechanolumineszenten und lichtempfindlichen Materialien. Letztere speichern die optischen Infos. Doch diese Systeme benötigen eine externe Stromversorgung und sind so komplex aufgebaut, dass der Einsatz nur in bestimmten Fällen möglich ist.

Das neue Material aus Japan dagegen kann sogar von Laien eingesetzt werden. Es besteht aus Lithium- Natrium- und Nioboxid. Dieser ungewöhnliche Mix wird zudem gezielt mit Praseodym-Aromen "verunreinigt" - dotiert, wie der Fachbegriff lautet. "Unsere Ergebnisse dürften den Mangel an Arbeitskräften in der Strukturdiagnose beheben und die Kosten senken", meint Xu.

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