原位CT（In-situ CT），是將常規(guī)的顯微CT系統(tǒng)與多場(chǎng)耦合原位試驗(yàn)?zāi)K集成起來(lái)的新型表征手段。

檢測(cè)時(shí)，將樣品置于專(zhuān)用原位樣品臺(tái)中，利用X射線斷層掃描技術(shù)對(duì)試樣在溫度場(chǎng)、載荷等原位環(huán)境下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維分析，從而將材料內(nèi)部的損傷演化過(guò)程三維可視化。

實(shí)驗(yàn)室原位CT的結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 微米級(jí)動(dòng)態(tài)無(wú)損表征

原位CT技術(shù)以其出色的微米級(jí)別分辨率，能夠以非破壞性的方式觀察到復(fù)合材料中微裂紋、孔隙分布等微觀特征，更全面地了解復(fù)合材料的組織和性能。

2.2 失效機(jī)理觀察

原位CT技術(shù)能夠觀察到復(fù)合材料在受力過(guò)程中的微觀損傷演化過(guò)程，包括纖維-基體界面的脫黏、纖維斷裂和拔出、纖維沿平面斷裂等微觀和宏觀層面的變化。

碳纖維的三維結(jié)構(gòu)CT掃描結(jié)果

2.3 量化統(tǒng)計(jì)與分析

基于原位CT的檢測(cè)結(jié)果，可以獲取局部和全局的纖維取向、纖維濃度、偏離預(yù)定義參考取向、分布等關(guān)鍵統(tǒng)計(jì)參數(shù)，從而量化評(píng)估復(fù)合材料內(nèi)部損傷的程度。

 碳纖維內(nèi)部量化分析

2.4 模擬服役工況

原位CT能夠模擬2000℃高溫、20kN載荷、拉伸、壓縮、剪切等各種熱力耦合服役工況，幫助研究人員更好地了解復(fù)合材料在不同服役工況下的性能表現(xiàn)。

微曠科技高性能顯微CT XLAB-2000

近年來(lái)，原位CT技術(shù)憑借其具有非破壞性、能夠動(dòng)態(tài)記錄失效過(guò)程等優(yōu)勢(shì)逐漸受到復(fù)合材料研究領(lǐng)域的青睞。

江蘭馨等采用了來(lái)自微曠科技的高性能X射線顯微CT XLAB-2000和原位裝置對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）和C/GFRP兩種試樣在拉伸過(guò)程中的不同點(diǎn)進(jìn)行了原位μCT掃描，研究了孔隙率、空隙分布和損傷演化速率^[1]。

Watanabe等使用同步輻射X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描對(duì)碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的裂紋萌生和擴(kuò)展進(jìn)行了原位觀察^[2]。

微曠科技自研生產(chǎn)的高性能顯微CT和多功能原位裝置能夠模擬高溫拉伸、壓縮、剪切、燒結(jié)、腐蝕多種復(fù)雜工況，可實(shí)現(xiàn)高溫2000℃、低溫-100℃、載荷8.5t、燒結(jié)溫度 1300℃等環(huán)境。為復(fù)合材料的研究提供高靈活性、高質(zhì)量的解決方案。

案例展示：

（以下案例由微曠科技高性能CT中心檢測(cè)）

碳纖維的三維結(jié)構(gòu)CT掃描結(jié)果

碳纖維內(nèi)部缺陷提取