奈米磁性流體使缺陷無所遁形
- 上線日期：2012/4/11 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
印度科學家發明一種新型光學感測器，能偵測鐵磁性材料的內部缺陷。這種號稱「光子眼」(photonic eye)的元件採用一種可由磁場極化的奈米感光劑(nano-emulsion)，在接觸樣本的缺陷處時會改變顏色。該裝置將可望用來監測像是鐵軌或管路等結構。
現行的磁偵測技術如漏磁法(magnetic flux leakage, MFL)是藉由測量裂縫周圍的散逸磁場(stray field)來檢測鐵磁性材料的缺陷，然而此法需要複雜的設備及訊號處理，若要重建2D或3D的缺陷影像，還得用到高階演算法。另一種方法是利用磁性粒子呈現夾雜物的磁力線，然而磁性粒子必須附著於待測物件，事後不容易移除。
相形之下，由Indira Gandhi Centre for Atomic Research的團隊研發出的新技術只需將感測器置於待測樣本數公釐外，毋須進行複雜的資料收集分析便可對樣本中較大的缺陷(約數公釐)進行視覺檢測。團隊主持人John Philip表示，此技術能定位出鐵磁元件與結構中的缺陷和不連續處，譬如金屬疲勞、裂縫、腐蝕孔洞、金屬夾雜物(metallic inclusion)及磨損等，亦可用來檢視飛航工業用來製作渦輪機的磁性材料。
此感測器以特殊的奈米感光劑所製成，含有單域(single-domain)超順磁(superparamagnetic)奈米鐵粒(Fe3O4)。這些磁鐵粒子大小約6.5 nm，可被弱磁場磁化，表面包覆了一層陰離子表面活性劑使彼此不至凝結成塊。原本隨機指向的奈米微粒在接觸磁性缺陷時會呈鍊狀沿磁力線分佈，粒子鍊會使入射光產生繞射並產生明亮色彩，而顏色則取決於缺陷特徵。缺陷邊緣有最大漏磁量因而呈紫色，使缺陷一目了然。研究人員以含有矩形及圓柱狀缺陷的鋼板樣本對此奈米流體技術進行測試。實驗前先磁化樣本，實驗得到的影像顯示色彩分佈於缺陷兩側，清晰的輪廓揭露缺陷特徵。
研究人員目前計畫以此奈米流體製作可撓式大面積薄膜感測元件，並開發缺陷圖案辨識軟體。此技術將可使非專業人員也能快速分析各種鐵磁性材料中的缺陷。詳見Appl. Phys. Lett. 100, 073104 (2012)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/48783
譯者:劉家銘(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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