在里面凝视：3D材料中的成像
X-ray Vision的想法可能来自科幻小说，但能够看到固体物体并拍摄它们内部的图像现在非常真实。在医院使用最简单的X射线成像之一，允许医疗专业人员在患者内部的图像骨骼和其他致密组织。这产生了平面图像，其中最密集区域以白色突出显示，因为它们吸收最大的输入X射线辐射。
现在，使用更现代的X射线成像方法，可以图像不仅仅是对象内部的二维图像，而且可以在全三维细节中重建其内容。该能力是X射线计算断层扫描的独特性，一种X射线成像技术可用于各种材料，包括金属，生物结构和许多复杂材料，包括混合结构，如混凝土与钢或异种金属相结合纳米粒子填料的关节。
这种方法的多功能性和非破坏性的性质是为什么埃琳娜·贾西尼教授，超声研究所，考纳斯理工大学，立陶宛一直利用X射线计算断层扫描的独特能力，以检查加强混凝土和其他不同方式轻巧，但结构性强大，材料。X射线计算机断层扫描使她能够了解不同种类的处理如何创建这些材料会影响缺陷的结构和位置和尺寸。所有这些都可用于改进生产方法，并激发针对特定应用的定制材料设计的方法。
轻巧强烈
对于仍然重量轻的强材料的一部分越来越多的需求是通过减少能耗的尝试来激励。较轻的材料有几个好处，因为需要较少的能量来运输它们，如果被用来制造运输工具，它也可以降低燃料需求。在减轻体重的同时实现高强度的常见方法是制备合金，两种或更多种不同材料的混合物。铝合金为此目的非常流行，但在施工期间非常难以处理，因为它们难以使用传统的焊接技术焊接到结构中。
可以图像不仅仅是对象内部的2D图像，而是以完整的3D细节重建它们的内容。
焊接过程中的一些困难导致在微观尺度上的最终焊缝中的不一致和缺陷。为了确定这种缺陷，JasiunieNe博士和她的团队使用X射线计算机断层扫描和声学显微镜的组合来研究不同合金之间的焊缝内的无形缺陷。根据焊缝内部的三维图像的重建，它们可以精确地确定所形成的焊接区域中的缺陷。3D断层扫描的3D功能意味着所有这一切都可以在实际空间中完成，可以在更标准的2D成像中解决与彼此重叠的缺陷。
纳米颗粒的小尺寸和它们可以引起的缺陷使它们非常难以识别其他非破坏性成像技术。该技术的非破坏性性质也意味着它适用于需要检查的制造件，并且可能常规地进行疲劳或累积损坏。
自压力混凝土
混凝土是水泥和粘合剂的混合物，其通常用水液化。制备混合物后，其保持凝胶型形式，使其可以倒入模具中并操纵直至其设置为固体。虽然浇注，但需要压实混凝土，使得结构中的所有气泡和空隙都被移除，以确保混凝土结构中没有不均匀性，并且它与所需的结构一样强。这是通过使用钢探头来实现的，而在浇注混凝土时是连续的振动源。
自压力混凝土消除了对连续振动的需求，并且通常具有比传统形式的给定水，水泥和粘合剂比具有更高的强度。制造自压制混凝土的一种方法是包括高增塑机，其帮助它比普通混凝土更具弹性和柔性。通过去除浇注后的振动或夯实的需要，并且它的流动非常好，自压缩混凝土少少量劳动，可以在不可能紧凑的区域或创造更复杂的形状的区域中使用。这将无法实现。
一种自制混凝土使用钢纤维，随着传统混凝土使用钢筋，帮助加强结构。然而，即使纤维的方向在加强强度的量呈钢纤维中沿着不同的轴线，难以确切地知道所有纤维是如何对准的。鉴于它们的小尺寸可视化这种纤维的方向是X射线计算断层摄影的完美问题，因为它可以捕获混凝土中的纤维的3D中的全尺寸，形状和相对取向。
内部结构的3D图像允许非破坏性的不同结构的质量评估 - 使看不见的可见。
Jasiuniene博士博士一直在X射线计算断层扫描的专业知识，以了解混凝土的流动性如何影响纤维的最终取向。她的作品表明，低粘度混凝土在浇注后，钢纤维分布的最大数量是最大的钢纤维分布中的最大不均匀性，但钢纤维在一定距离后平行于铸造方向。同时在高粘度混凝土中，纤维更均匀地分布在光束上，但它们不会像低粘度混凝土一样平行于铸造方向。
调查未来
X射线成像断层扫描是一种高度通用的非破坏性技术，广泛用于工程，以便能够重新创建多种材料内部的3D图像。Jasiuniene博士博士一直成功地利用这一点以更好地了解金属合金和混凝土的微观结构，以帮助指导制造制造决策和再现性这些材料的所需机械性能。在未来，她将继续开发和应用断层扫描和相关方法，以研究不仅仅是普通的混凝土，而且还用于空间工程和核电站的材料。
个人反应
您是否使用X射线成像断层扫描进行了哪些其他材料和系统？
已经进行了对非常不同类型的材料/结构的研究：对骨组织再生的3D支架结构的研究;使用添加剂制造技术生产的钛销阵列结构;人体牙齿调查根管运输和旋转胸泡仪器的中心能力;微芯片内部结构的可视化;调查混凝土完整性，以评估碱 - 二氧化硅反应对材料组成的有害后果;从CFRP制成的滑翔机较长的调查，以确定孔隙率。