Shimadzu Journal Vol. 02 - Material Science

Význam tématu

Materiálové vědy a pokročilé analytické metody jsou klíčové pro vývoj bezpečných, lehkých a vysoce výkonných konstrukčních prvků zejména v aerospace, automobilovém a výrobním průmyslu. Spolupráce mezi akademií a průmyslem přináší inovace v metodách testování mechanických a molekulárních vlastností materiálů, což umožňuje optimalizovat výrobní procesy, předpovídat provozní životnost komponent a reagovat na ekologické a regulační požadavky.

Cíle a přehled studie

Toto vydání Shimadzu Journal prezentuje výsledky dvou hlavních kolaborací: s TU Dortmund (syntéza a testování mikrostrukturou řízených materiálů) a s JAXA (rozšíření schopností testování velkoobjemových kompozitů až do 10 MN únavové zátěže), dále obsahuje studii o vlivu rychlosti deformace a vlhkosti na kvazistatické vlastnosti vulkanizovaných vláken, výběr aplikačních poznámek (Shimadzu Selection), pokročilé polymerní analýzy a informace o globální síti výzkumných a aplikačních center Shimadzu.

Použitá metodika

• Interview a případové studie spolupráce s TU Dortmund a JAXA
• Mechanické testování: kroková zátěž, ultrazvukové a magnetické únavové systémy, metoda RAPID pro rychlý odhad Woehlerovy křivky
• Analýzy kvazistatických vlastností: napěťovo-deformační měření, termočlánky, infračervená termografie, vysokorychlostní záznam trhlin
• Polymerní charakterizace: online SEC-AccuSpot-AXIMA s MALDI-TOFMS, SPM v elektrolytu
• Velkokapacitní únava: instalace 10 MN servopulseru pro testy konstrukčních panelů

Použitá instrumentace

• Autograph AGS-X, AG-X; Servopulser EHF-UV8MN-830; MMT a USF únavové testery
• DUH-211/S ultramikro tvrdostní tester
• SSG25-50H klip-gage; video extensometr TRViewX
• Infra-Tec IR8800 termokamera; Hyper Vision II vysokorychlostní kamera
• Shodex GF310A-1E SEC; AccuSpot; AXIMA Performance MALDI-TOFMS
• i-Series HPLC; GCMS-TQ8040; EDX-7000/8000; X-ray CT; SPM

Hlavní výsledky a diskuse

• Kolaborace TU Dortmund a Shimadzu potvrdila vysokou kvalitu zařízení a rozvoj metody RAPID pro ekonomické hodnocení únavových vlastností
• Vulkanizované vlákno vykazuje zvýšení modulu pružnosti a pevnosti s rychlostí deformace a snížení při vyšší relativní vlhkosti; doplněno termografií a analýzou trhlin
• Instalace 10 MN únavového testeru u JAXA umožnila testy 2,5 m průměru kompozitních slitin, splňující potřeby aerospace a kosmického výzkumu
• Online SEC-MALDI-TOFMS odhalilo minoritní homopolymery PMMA a PnBMA v komplexních blocopolymergech
• Globální síť Shimadzu Application Labs poskytuje pokrytí v Asii, Evropě, USA a Indii
• MoU s NUS-NERI vedlo k založení NUSAFE pro pokročilé environmentální analýzy
• nSMOL proteolýza přináší selektivní analýzu protilátek a byla vybrána jako Hot Article
• Nové produkty i-Series HPLC a GCMS-TQ8040 nabízejí inteligentní ovládání, vysokou produktivitu a citlivost

Přínosy a praktické využití metody

• Optimalizace konstrukčních a výrobních parametrů s přesnější predikcí životnosti a úspornějším testováním
• Non-destruktivní kontrola kompozitních a polymerních materiálů pro letecký, automobilový a energetický sektor
• Rychlá detekce degradace elektrolytů a stopových složek v bateriích, farmaceutickém a environmentálním výzkumu
• Rozšíření podpory pro zákazníky díky síti aplikačních center a vzdálenému monitoringu

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj ultrarychlých hmotnostních spekter, plná automatizace a remote-controlled laboratoře, multimodální senzory a datově řízené prediktivní modely umožní zrychlení vývoje nových materiálů, lepší řízení kvality a udržitelné technologie.

Závěr

Komplexní propojení mechanických testů a molekulárních analýz ve spolupráci s globální sítí výzkumných center přispívá k rychlejšímu zavádění inovativních materiálů a technologií. Díky novým přístupům a instrumentaci lze očekávat další posun v oblasti materiálových věd a jejich průmyslové aplikace.