作者:莱斯大学迈克·威廉姆斯
在环境照明下(左面板)，一个受压的、涂漆的水泥块上的小裂缝几乎看不到，但在右侧的近红外图像中可以清楚地看到
莱斯大学的科学家发现波特兰水泥中的硅晶体会发出荧光和红外光，这可以揭示混凝土早期的损坏，否则这些损坏可能会被忽视
学分:魏斯曼研究小组/纳加拉贾亚小组/莱斯大学 肉眼看不到的混凝土裂缝在通过莱斯大学创造的一种技术制作的图像中非常突出
莱斯研究小组和科威特科学研究所的合作偶然发现，普通的波特兰水泥含有微小的硅晶体，当用可见光照射时会发出近红外荧光
这导致了两种认识
第一个是发射的准确波长可以用来识别建筑中水泥的具体类型
第二个，也许更重要的是，近红外辐射可以揭示水泥或混凝土中甚至非常小的裂缝
诀窍是在新的混凝土上涂一层薄薄的不透明涂料
在近红外扫描中，完整的混凝土呈现黑色，发光的光线显示出最小的裂缝
这项由水稻化学家布鲁斯·魏斯曼、水稻结构工程师萨蒂什·纳加拉贾亚和科威特科学研究所研究员贾法拉里·帕罗尔的实验室进行的开放性研究发表在《科学报告》上
该论文的第一作者魏梦在从事赖斯团队长期以来利用碳纳米管进行光学应变传感的工作时发现了这一现象
“这源于一个项目，我们试图将应变测量技术应用于水泥和混凝土，但当我们照亮涂有纳米管薄膜的样本时，遇到了一个意想不到的问题，”纳米管光谱学的先驱魏斯曼说
“我们发现，我们电影光谱中的一个峰值被来自某个地方的强得多的辐射所掩盖
我们从没想到会是水泥本身
" 他说，他不知道有任何其他实验室报告这种现象
“最终，我们能够屏蔽掉样本，这样辐射就不会干扰我们的应变测量，”他说
“但我们一直在想，也许这本身会很有趣
" 这种辐射的不寻常的光谱特征让研究人员推断其来源是纯硅晶体
魏斯曼说:“被称为硅酸盐的矿物是水泥的主要成分，我们假设在高温生产过程中，非常少量的矿物分解形成微观硅晶体。”
“它们的发射波长告诉我们，它们大于约10纳米，但它们不可能大得多，否则人们很久以前就会注意到它们
" 孟在涂成黑色的混凝土小块上做实验，中间钻了孔
这些作为形成微裂纹的焦点，当砖块被压缩时，微裂纹会向外扩展，也会使油漆开裂
他发现荧光信号是通过微小的裂缝发出的，可以很容易地用光栅扫描激光绘制出来
“混凝土结构需要监测，这是监测它们的一种方式，”Nagarajaiah说，他专门从事基础设施/结构监测、系统识别、损伤检测和适应刚度结构系统，以抵御地震事件
“清楚地知道裂缝在哪里对结构来说非常重要，尤其是在我们知道裂缝会受到压力的关键地方
" 他说，更好的裂缝检测的好处可以超越桥梁和建筑物，扩展到核电站、船只或难以接近的油井和管道内部的安全壳结构
研究人员表示，一种实用的方法是将光线照射到关键结构上，并使用近红外相机和窄带光谱过滤器对它们进行拍摄
Weisman说:“水泥开裂可能是失败的早期症状，因此关注混凝土结构完整性和安全性的人希望在微裂纹生长之前检测到它们。”
水稻研究科学家谢尔盖·巴希洛是这项研究的合著者
Nagarajaiah是土木和环境工程、材料科学和纳米工程以及机械工程的教授
魏斯曼是化学、材料科学和纳米工程的教授
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