(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機は、その運航の寿命にわたって、繰り返して過酷な条件を体験し、構成要素部品の劣化を生じ得る。材料システムの動作性能を判定するために、制御された且つ正確な曝露、並びに被覆及び腐食検出のための、装置及び方法を提供する。【解決手段】装置１００は、湿度、圧力、または温度のうちの１つ以上を制御するように構成されたチャンバ１６０、および材料システムを屈曲させるように構成された顎部を含む。チャンバ１６０内に配置された筐体１３６と、この筐体１３６内に配置されたモータまたはアクチュエータ１２６を含む。チャンバ１６０は、第１の端部において筐体１３６に、且つ第２の端部においてチャンバ１６０の第１の壁に連結された、注入管１２８を含む。材料システムを０％から９８％の相対湿度に曝露し、チャンバ１６０内で材料システムを第１の温度で屈曲させ、この屈曲の間、モータを第１の温度とは異なる第２の温度で運転する。【選択図】図１
2020118670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置（１００）であって、
湿度、圧力、または温度のうちの１つ以上を制御するように構成されたチャンバ（１６０）と、
材料システムを屈曲するように構成された顎部（１２４ａ）と、
前記チャンバ（１６０）内に配置され、断熱材料を含む筐体（１３６）と、
前記筐体（１３６）内に配置されたモータまたはアクチュエータ（１２６）と、
第１の端部において前記筐体（１３６）と、且つ第２の端部において前記チャンバ（１６０）の第１の壁と連結された注入管（１２８）と、
第１の端部において前記筐体（１３６）と、且つ第２の端部において前記チャンバ（１６０）の前記第１の壁または第２の壁に連結された排出管（１３４）と、
を備える装置。
【請求項２】
前記チャンバ（１６０）が、湿度、圧力、及び温度のそれぞれを制御するように構成された、請求項１に記載の装置（１００）。
【請求項３】
前記断熱材料がポリエチレンまたはガラス繊維である、請求項１または２に記載の装置（１００）。
【請求項４】
前記断熱材料が前記モータまたは前記アクチュエータ（１２６）に直接連結されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置（１００）。
【請求項５】
前記筐体（１３６）と前記顎部（１２４ａ）の間に配置されたプレート（１４６）をさらに備え、前記プレート（１４６）が断熱材料を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置（１００）。
【請求項６】
前記顎部（１２４ａ）が断熱材料を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置（１００）。
【請求項７】
前記注入管（１２８）が第１のガス源（３０４）と第２のガス源（３０６）とを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置（１００）。
【請求項８】
第１のブロック（４０４）及び第２のブロック（４０６）と、
第１の端部において前記第１のブロック（４０４）と、且つ第２の端部において前記第２のブロック（４０６）と連結された第１のガイドロッド（４０８ａ）、並びに
第１の端部において前記第１のブロック（４０４）と、且つ第２の端部において前記第２のブロック（４０６）と連結された第２のガイドロッド（４０８ｂ）
をさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置（１００）。
【請求項９】
材料性能を判定するための方法であって、
０％から９８％の相対湿度に材料システムを曝露すること、及び材料システム（５００）をチャンバ（１６０）内で第１の温度で屈曲させることであって、前記チャンバ（１６０）が前記チャンバ（１６０）内に配置された筐体（１３６）及び前記筐体（１３６）内に配置されたモータまたはアクチュエータ（１２６）を備え、前記筐体（１３６）が断熱材料を含む、材料システム（５００）を曝露すること及び材料システム（５００）を屈曲させること、並びに、
前記屈曲中に、第１の温度とは異なる第２の温度において前記モータまたはアクチュエータ（１２６）を作動させること、を含む方法。
【請求項１０】
第１のガス源（３０４）から前記モータまたはアクチュエータ（１２６）の第１の表面に前記ガスを提供することと、第２のガス源（３０６）から前記モータまたはアクチュエータ（１２６）の第２の表面に前記ガスを提供することとを含む、前記筐体（１３６）にガスを提供することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の諸態様は、概して、材料システムの動作性能を判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機は、その運航の寿命にわたって、繰り返して過酷な条件を体験する。この繰り返される過酷な条件は、航空機の構成要素部品のうちのいくつかを劣化させる結果を招き得る。こうした劣化は、例えば、被覆破損、及び／または腐食の形態をとり得る。腐食は、航空機の構成要素の完全性と強度の低下に寄与し得る。具体的には、航空機の構成要素といった材料システムは、胴体もしくは外板のパネル、２枚の金属パネル間の被覆済みラップジョイント、または航空機外装の翼と胴体の組立部を含み得る。材料システムは、航空機が使用されている間に機械的ストレス及び化学的ストレスに曝露されるせいで、時間の経過に伴って腐食し得る。ある材料が航空機の材料システムとしての使用に適していると判定される前に、その材料システムの腐食傾向を判定することが、望ましくあり得る。しかし、航空機を実際に現実世界で使用している間のパネルといった航空機の材料システムの性能は、被覆及び／または腐食の試験データと相関しない可能性がある。例えば、温度、圧力、及び湿度の水準を上昇／下降させた際に材料システムが経験するであろう条件をシミュレートするために、地・空・地（ＧＡＧ）チャンバが使用される。しかし、これらのチャンバは、チャンバのモータ及びアクチュエータの性能が低下するせいで、非常に寒冷な条件（例えば極低温）をシミュレートすることができない。このことは、低温・高湿度の条件において、特に該当する。なぜならば、ＧＡＧチャンバでは、極低温条件下において、チャンバのモータまたはアクチュエータの性能を実質的に低下させることなく、且つパネル屈曲器（ｆｌｅｘｅｒ）自体の上に着霜させることなく実現できるのは、周囲湿度のみだからである。加えて、モータ／アクチュエータの機能性は、高温（例えば７０°Ｃ以上）での動作中にもまた低下し得る。
【０００３】
したがって、当該技術分野において、材料システムの動作性能を判定するために、制御された且つ正確な曝露、並びに被覆及び腐食検出のための、装置及び方法の必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００４】
一態様においては、装置は、湿度、圧力、または温度のうちの１つ以上を制御するように構成されたチャンバ、及び材料システムを屈曲させるように構成された顎部を含む。チャンバは、チャンバ内に配置された筐体であって、断熱材料を有する筐体と、この筐体内に配置されたモータまたはアクチュエータを含む。チャンバは、第１の端部において筐体に、且つ第２の端部においてチャンバの第１の壁に連結された、注入管を含む。チャンバは、第１の端部において筐体に、且つ第２の端部においてチャンバの第１の壁または第２の壁に連結された、排出管をさらに含む。
【０００５】
別の態様においては、材料性能を判定するための方法は、材料を０％から９８％の相対湿度に曝露することと、チャンバ内で第１の温度において材料システムを屈曲させることであって、チャンバが、チャンバ内に配置された筐体及び筐体内に配置されたモータまたはアクチュエータを備える、材料システムを屈曲させることと、を含む。方法は、屈曲中、モータまたはアクチュエータを第１の温度とは異なる第２の温度で運転することを含む。
【０００６】
本開示の上記の特徴が詳細に理解されるように、上記で簡単に要約したものよりもさらに詳細である本開示の説明が、諸態様を参照することによってなされてよい。これらの諸態様のうちのいくつかは、添付の図面中に例示されている。ただし、本開示は他の等しく有効な態様を認めるものであってよく、添付図面が、本開示の典型的な態様のみを例示していることと、したがって本開示の範囲を限定しているとみなすべきではないことは、留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の一態様による、材料システムの被覆破損モード及び腐食関連破損モードを促進及び制御するための装置の上面断面図である。
【図２】本開示の一態様による、材料システムの被覆破損モード及び／または腐食関連破損モードを促進及び制御するための装置の側面断面図である。
【図３】本開示の一実施態様による、筐体の斜視図である。
【図４】本開示の一態様による、周期的屈曲を実施するように構成された屈曲器の斜視図である。
【図５】本開示の一実施態様による、材料システムの側面図である。
【図６】本開示の一実施態様による、材料システムの側面図である。
【図７Ａ】本開示の一実施態様による、材料システムの平面図である。
【図７Ｂ】本開示の一実施態様による、材料システムの平面図である。
【図７Ｃ】本開示の一実施態様による、材料システムの平面図である。
【図８】３つの設定点の間で循環する環境試験プロファイルに関する、「温度（摂氏）及びパーセント相対湿度」対「曝露時間（時）」のグラフである。３つの設定点は、３５°Ｃ／９５％ＲＨの高温高湿条件に８時間、−５４°Ｃの極低温（非制御の周囲湿度）に８時間、２５°Ｃ／３０％ＲＨの低温乾燥条件に８時間である。
【図９】氷点下温度における周期的試験に曝露された模擬ラップジョイントパネルに関する、「導電性被覆層のインピーダンス（Ｏｈｍ）」対「経過時間（日）」のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
理解を容易にするため、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに、可能な場合には同一の参照番号を使用している。図面は縮尺どおりには描かれておらず、明確化するために簡略化されていることがある。一態様の要素及び特徴は、さらなる説明なしに他の態様に有利に組み込むことができると考えられる。
【０００９】
本開示の様々な態様の説明は、例示を目的として提示されているものであり、網羅的であること、または開示された態様に限定されることを意図してはいない。記載した態様の範囲及び主旨から逸脱することのない多数の修正及び変形が、当業者には明らかであろう。本明細書で使用されている用語は、諸態様の原理や、市場に見られる技術に関する実際的応用もしくは技術的改善を最もよく解説するため、または本明細書に開示した諸態様を他の当業者にも理解可能にするために、選ばれたものである。
【００１０】
本開示の諸態様は、概して、材料システムの動作性能を判定する装置及び方法に関する。材料システムは、航空機の構成要素であることができ、典型的には、金属といった基板と、基板上に配置された、エポキシといった１つ以上の被覆とを備える。材料システムの動作性能、例えば腐食または被覆インピーダンスを電気化学的に検出するため、材料システムの表面上または表面内に、電極対といった１つ以上の電極が配置される。材料システムの動作性能の判定は、材料システムが屈曲及び／または水分処理に曝露される前、曝露される間（その場で）、または曝露された後に、作業人員または製造業者によって、研究室内または航空機上において、実施され得る。例えば、材料システムは、材料システムの屈曲中及び湿気への曝露中に、材料システムの動作性能を判定するのを補助すべく、材料システムの１つ以上の表面のインピーダンスデータを提供するため、分光計と電気連通していることができる。
【００１１】
一態様では、装置は、湿度、圧力、または温度といった、１つ以上の環境パラメータを制御するように構成されたチャンバを含む。少なくとも１つの態様では、チャンバは、湿度、圧力、及び温度を制御するように構成されている。装置は、材料システムを屈曲させるように構成された顎部をさらに含む。チャンバは、チャンバ内に配置された筐体であって、断熱材料を有する筐体と、この筐体内に配置されたモータまたはアクチュエータを含む。モータは、任意の適切な電気モータ、ガス動力モータ、空気圧モータ、または油圧モータであり得る。アクチュエータは、任意の適切な電気アクチュエータ、ガス動力アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、または油圧アクチュエータであり得る。チャンバは、第１の端部において筐体に、且つ第２の端部においてチャンバの第１の壁に連結された、注入管を含む。チャンバは、第１の端部において筐体に、且つ第２の端部においてチャンバの第１の壁または第２の壁に連結された、排出管をさらに含む。別の態様においては、材料性能を判定するための方法は、材料システムを０％から９８％の相対湿度に曝露することと、任意選択的に、チャンバ内で第１の温度において材料システムを屈曲させることであって、チャンバが、チャンバ内に配置された筐体及び筐体内に配置されたモータまたはアクチュエータを備える、材料システムを屈曲させることと、を含む。方法は、屈曲中、モータまたはアクチュエータを第１の温度とは異なる第２の温度で運転することを含む。
【００１２】
本開示の装置及び方法は、極低温条件及び高温条件に適切な湿度制御環境、並びにパネル、２つ以上のパネルの間の被覆済みラップジョイント、翼と胴体の組立部、またはこれらの組み合わせといった航空機の材料システムといった様々な材料システムに関する、腐食または被覆インピーダンスといった材料性能のモニタリングを提供する。本開示の材料システム、装置、及び方法は、極低温条件下及び高温条件下といった、制御して曝露される環境内における、運航中の現実世界の故障モード及び故障メカニズムを再現する機能を提供する。
【００１３】
本開示の装置内における材料システムの機械的屈曲の結果、材料システムの腐食は増進し、被覆性能は低下し得る。機械的ストレスと化学的ストレスの複合効果が結合して、現実世界環境における航空機パネルといった材料システムが受ける腐食及び被覆破損をより正確に再現する、低下が引き起こされる。その結果、本開示の方法及び装置によって、極低温条件及び高温条件といった航空機の現実世界における利用中に、航空機の材料システムに見られる被覆破損と腐食が、より正確にシミュレートされる。本開示の材料システム、方法、および装置によって、スタンドアロンの材料システム及び被覆層間の界面の、被覆劣化及び腐食の試験が可能になる。それによって、材料システムが航空機の一部として実際に使用されている間の、パネルといった材料システムが受ける劣化が、より正確に表現される。本開示の材料システム、方法、および装置は、不規則な飛行固有のひずみプロファイルの再現をさらに提供する。それによって、航空機の材料システムの、予測的調査及び法科学的調査の改良が実施され得る。
【００１４】
装置
パネルといった材料システムは、表面仕上げ、下塗り剤、及び／またはトップコートといった、１つ以上の表面層を有し得る。腐食及び／または被覆劣化は、機械的ストレス及び化学的ストレスによって、使用中にこれらの層のうちの１つ以上において生じ得る。本開示の材料システム、装置、及び方法は、実際の使用条件において材料システムが受ける劣化を模倣した状況における腐食及び／または被覆破損を判定するための、その場におけるインピーダンスの電気化学的モニタリングを提供する。材料システムは、電気化学的モニタリングシステムが劣化することなしに、機械的ストレス及び化学的ストレスに曝される。本開示の材料システム、装置及び方法は、材料システム表面、仕上げ面、下塗り面、及び／またはトップコート面のうちの１つ以上における、腐食及び／または被覆破損を判定するための、インピーダンスの電気化学的モニタリングを提供する。
【００１５】
図１は、本開示の一態様による、材料システムの被覆関連故障モード及び腐食関連故障モードを促進及び制御するための、装置１００の平面図である。図２は、図１の装置１００の側面図である。装置１００の１つ以上の構成要素が、水分を含む環境（例えば塩水噴霧）といった、腐食環境に対して耐性を示す材料から作られている。図１及び図２に示すとおり、装置１００は、筐体１６０であって、その内部に配置され、塩水噴霧といったように、処理流体をチャンバ１６０内に噴霧するように構成された、１つ以上のフォグノズル１０２（１つが示されている）を有する、（湿度、圧力、または温度のうちの１つ以上を制御するように構成されたチャンバである）筐体１６０を含む。材料システムを支持するため、筐体内に１つ以上の顎部が配置されている。これは材料システムを筐体内で曝露し、筐体内で屈曲させるためである。装置１００は、フォグノズル１０２に処理流体を供給するための液体リザーバ１０４を含む。フォグノズル１０２は、噴霧ノズル、空気中で消費するように調整されたノズル、フルコーンノズル（例えば、マサチューセッツ州グリーンフィールドのＢＥＴＥ  Ｆｏｇ  Ｎｏｚｚｌｅ，  Ｉｎｃ．から入手できる）中空コーンノズル、ミストファン用ノズル、タンク洗浄用スプレーノズル、水噴霧霧化用及び液滴制御用のＮＡＳＡ  Ｍｏｄ１ノズル、Ｑ−Ｌａｂ社の相手先商標製品製造（ＯＥＭ）によるフォグノズル、Ｃｏｏｌ  Ｃｌｅａｎ  ＣｈｉｌＡｉｒｅ  Ｌｉｔｅ噴霧塗布器ノズル、またはこれらの組み合わせといった、ノズルであってよい。フォグノズル１０２は、硬質ゴム、プラスチック、または他の不活性材料といった材料から作られていることができる。
【００１６】
顎部１２４ａ−１２４ｅは、材料システムを屈曲するように構成されている。プレート１４６は、顎部１２４ａ−ｅを支持するように構成されている。少なくとも１つの態様では、プレート１４６は、（Ｉ型ビームとして知られる、Ｉ字形状のビームを含む格子といった）格子の上に配置された取り付け用プレートを備える。プレート１４６は、フォグノズル１０２と顎部１２４ａ−１２４ｅ（図１及び図２に示す）の間に位置しており、処理流体が、１つ以上の顎部１２５ａ−ｅによって保持されている材料システムと直接衝突することなく筐体内に入ることを可能にしている。この構成は、航空機の材料システムへの直接降雨と比べて、全体的に湿潤な大気条件を模倣している。代替形態では、顎部１２４ａ−ｅは、フォグノズル１０２とプレート１４６の間に位置して（この構成は示されていない）、１つ以上の顎部１２４ａ−ｅによって保持されている材料システムに向けた処理流体の直接の流動を提供してもよい。この構成は、航空機の材料システムへの直接の降雨またはエアロゾル沈着を模倣している。フォグノズル１０２は、流動角度を調整するように構成されていてよく、それによって処理流体が材料システム表面に対して１つ以上の角度で流動することが可能になっていてよい。少なくとも１つの態様では、材料システム表面は、試験されている主表面に応じて、装置１００を通る流体の流動の主方向に平行であってよい。これによって、装置１００内における劣化試験の実施中の、材料システム上への液体の集積が減少する。こうした態様では、フォグノズル１０２は、方向づけされていてよいか、またはバッフル板による調整がされ（ｂａｆｆｌｅｄ）ていてよく、それによって、液体が、直接材料システム上に集積しない。（フォグノズル１０２、排出口１２２、モータ／アクチュエータ１２６、外側筐体１３６、および脚部１４８ａ−ｆは、これらの部品が図１に示す態様ではプレート１４６の背後に設置されていることを示すため、図１では破線で示されている。）
【００１７】
フォグポンプ１０８は、液体リザーバ１０４から、第１の流体ライン１０６及び第２の流体ライン１１０を経由してフォグノズル１０２までの、液体の流動を補助するように構成されている。第１の流体ライン１０６は、第１の端部で液体リザーバ１０４に、第２の端部でフォグポンプ１０８につながって両者を連結しており、液体リザーバ１０４とフォグポンプ１０８との液体連通を提供している。第２の流体ライン１１０は、第１の端部でフォグポンプ１０８に、第２の端部でフォグノズル１０２につながって両者を連結しており、フォグポンプ１０８とフォグノズル１０２との液体連通を提供している。
【００１８】
圧縮空気源１１２及びバブルタワー１１４が、フォグノズル１０２に加湿空気を提供するように構成されている。少なくとも１つの態様では、現実世界での使用中に様々な高度において航空機が受ける圧力を模倣するため、チャンバ内の圧力が調節され得る。その結果、圧縮空気源１１２は、空気を流動させて、約０．１ＰＳＩから約２００ＰＳＩまで、例えば約２ＰＳＩから約１００ＰＳＩまで、例えば約１５ＰＳＩから約６０ＰＳＩまで、例えば約２０ＰＳＩといった圧力に、チャンバ（チャンバ内の曝露ゾーン）を加圧するように構成されている。これらの範囲においては、低圧力値側が、より高い高度において航空機が受ける圧力を模倣している一方、高圧力値側は、より低い高度且つより海面に近い地点で航空機が受ける圧力を模倣している。例えば、約０．１６ＰＳＩの圧力は約１００，０００フィートの高度を表し、約１４．７ＰＳＩの圧力は、ほぼ海面（約０フィート）における高度を表す。約１０．１ＰＳＩから約８．２９ＰＳＩまでの圧力は、約１０，０００フィートから約１５，０００フィートまでの高度を表す。これは、回転翼航空機にとっての典型的な高度である。加えて、チャンバ内における約４．４ＰＳＩの圧力は、約３０，０００フィートの高度を表す。これは、民間航空機にとっての典型的な高度である。
【００１９】
空気は、大気中に見られるものと同様のガスの混合物を含んでいてよく、他のガスの中でも、例えば、約７８％のＮ２、約２１％のＯ２、及び約０．０３９％のＣＯ２を含んでいてよい。第３の流体ライン１１６は、第１の端部でバブルタワー１１４に、第２の端部でフォグノズル１０２につながって両者を連結しており、バブルタワー１１４とフォグノズル１０２との液体連通を提供している。圧縮空気ライン１１８が、第１の端部で圧縮空気源１１２に、第２の端部でバブルタワー１１４につながって両者を連結しており、圧縮空気源１１２とバブルタワー１１４の液体連通を提供している。バブルタワー１１４は、圧縮空気源１１２から圧縮空気ライン１１８を経由して流される空気に対して初期加湿または追加加湿を提供するため、水といった液体を含んでいてよい。
【００２０】
排出口１２２は、装置１００内部の圧力を調節するため、第１のチャンバ壁１３０、第２のチャンバ壁１３２、または第３のチャンバ壁１５２（図２）を通って延在していてよい。ヒータ１２０が設けられてよく、ヒータ１２０は、湿度、圧力、または温度１６０のうちの１つ以上を制御するように構成されたチャンバといった、装置１００内部の温度を調節するように構成されていてよい。ヒータ１２０は、装置１００の第１の壁１３０に隣接して配置されていてよく、第３の壁１５２（図２）に連結されていてよい。ヒータ１２０は、リベットといった、任意の適切な付着具によって、第３の壁１５２に付着していてよい。ヒータ１２０は、コントローラ１３８に連結され、コントローラ１３８に制御されてよい。
【００２１】
顎部１２４ａ−ｅは、試験用に筐体内に配置された材料システムを支持し、屈曲させるように構成されている。例えば、顎部１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄ、及び１２４ｅは、パネル、２つの金属パネル間の被覆済みラップジョイント、翼と胴体の組立部、またはこれらの組み合わせといった材料システムを、屈曲させるように構成されている。材料システムは、外板または胴体のフラットパネルなどのパネルといった、航空機の材料システムであり得る。材料システムは、例えば約４インチといった幅と、例えば約６インチから約１４．５インチといった長さを有していてよい。１つ以上の顎部は、約０．０５％から約５０％まで、約０．１％から約３０％まで、約０．３％から約５％までの範囲の、例えば約０．３７％といったひずみを与えるように、材料システムを屈曲させ得る。
【００２２】
顎部１２４ａ−１２４ｅは、材料システムを把持及び解放するように構成されている。顎部１２４ａ−ｅは、第１の開始位置から、完全にまたは部分的に屈曲した第２の位置まで、材料システムを屈曲させるように構成されている。顎部１２４ａ−ｅは、第１の位置から第２の位置まで、材料システムを屈曲させるように構成されている。第２の位置は、屈曲処理中、開始位置から、約０°を上回って約１８０°まで、例えば約５°から約９０°まで、例えば約５°から約４５°までといった位置にある。顎部１２４ａ−１２４ｅは同一のサイズまたは異なるサイズであってよい。例えば、顎部１２４ａは顎部１２４ｂと同じサイズであってよいが、（図１に示すとおり）顎部１２４ｄとは異なるサイズであってよい。さらに、顎部１２４ａ−１２４ｅの互いの間の距離は、顎部１２４ａ−１２４ｅの別のペア間の距離と、同じであるか、または異なっていてよい。例えば、顎部１２４ａと１２４ｂの間の第１の距離は、顎部１２４ｄと１２４ｅの間の第２の距離とは異なっていてよい。顎部の様々なサイズと顎部間の様々な距離とによって、例えば、装置１００内部の曝露中及び屈曲処理中に、種々のサイズの（パネルといった）材料システムを、同時に試験することが可能になる。少なくとも１つの態様では、顎部１２４ａ−ｅのうちの１つ以上は、鋼を含む。少なくとも１つの態様では、顎部１２４ａ−ｅのうちの１つ以上は、陽極酸化処理されている。少なくとも１つの態様では、顎部１２４ａ−ｅのうちの１つ以上は、硬質ゴム及び／またはプラスチックといった、不活性材料を含む。顎部１２４ａ〜ｅのうちの１つ以上は、ポリエチレン（例えば、（例えば、０．９４ｇ／ｃｍ３以上の密度）の高密度ポリエチレン）及び／またはガラス繊維といった、断熱材料を含むことができ、それによってチャンバのモータまたはアクチュエータの温度から独立して、顎部（及び材料システム）の温度が維持される。こうした態様では、顎部１２４ａ−ｅの温度を所望の温度に維持する一方で、（例えば、以下でより詳細に説明する筐体の断熱によって、）モータ／アクチュエータ１２６もまた、所望の温度に維持することができる。
【００２３】
以下（図４）でより詳細に説明するように、少なくとも１つの態様では、顎部１２４ａ−ｅは、第１の壁１３０及び／または第２の壁１３２に対して約０°〜約３０°、例えば約１５°〜約３０°で、パネルといった材料システムを支持するように構成されており、これによって、装置１００内で実施される劣化試験中の材料システム上への液体集積が低減される。少なくとも１つの態様では、顎部１２４ａは、材料システムの第１の端部において材料システムを把持するように構成されており、顎部１２４ｂは、材料システムの第２の端部において材料システムを把持するように構成されている。少なくとも１つの態様では、顎部１２４ａ−ｅは、材料システムを同時にまたは交互に屈曲するように構成されている。
【００２４】
モータ／アクチュエータ１２６は、顎部１２４ａ−ｅを動作させる。空気といったガスをモータ／アクチュエータ１２６に供給するため、注入管１２８が、第１の端部において筐体１３６に連結され、第２の端部において第１の壁１３０に連結されている。モータ／アクチュエータ１２６から高温の排気を除去するため、排出管１３４が、第１の端部において筐体１３６に連結され、第２の端部において第１の壁１３０に連結されている。フォグノズル１０２から排出される流体、または装置１００の内部に存在する任意の他の流体からモータ／アクチュエータ１２６を囲って保護するため、外側筐体１３６がモータ／アクチュエータを取り囲んでいる。外側筐体１３６は、ポリエチレン（例えば高密度ポリエチレン）、及び／またはガラス繊維といった、１つ以上の断熱材料を含み得る。断熱材料は、外側筐体１３６の１つ以上の壁に、及び／または外側筐体１３６内に配置されたモータ／アクチュエータ１２６に、（直接的または間接的に）連結されていることができる。外側筐体の壁及び／またはモータ／アクチュエータに連結された断熱材料によって、モータ／アクチュエータの温度が、所望の温度に維持される。特に、外側筐体の外部にあるチャンバ内の低温条件下において、このことが該当する。加えて、空気といったガスをモータ／アクチュエータに供給することによって、モータまたはアクチュエータ及び他のモータまたはアクチュエータの構成要素（例えば配線）の温度がさらに制御（加温または冷却）され、対流の発生を可能にする。例えば、（例えば、チャンバ（露出ゾーン）内における約−５０℃の）低温周期的屈曲プロセス中、または（例えば、約５０℃の）高温周期的屈曲プロセス中に、エンクロージャ１３６に供給されるガスは、約−３０℃から約５０℃、例えば、約−１０℃から約２５℃の温度を有することができ、これによって、筐体（例えば、筐体内の大気）の温度を、約−３０℃から約５０℃、例えば、約−１０℃から約２５℃にすることができる。筐体１３６に供給されるガスは、約０％から約９０％、例えば約０％から約５０％、例えば約０．１％から約１０％の相対湿度を有することができる。これによって、筐体の相対湿度を、約０％から約９０％、例えば約０％から約５０％、例えば約０．１％から約１０％にすることができる。筐体内にガスが導入され、それによって筐体が約１気圧から真空圧（例えば約０．０１気圧）の圧力に加圧される。これらの圧力が筐体内で実現可能なことが分かっており、それによって、チャンバ内に極低温条件または高温条件が存在しているときでさえも、モータまたはアクチュエータに十分な操作性が与えられる。
【００２５】
顎部１２４ａ−ｅは、プレート１４６によって支持されている。プレート１４６は、脚部１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃ、１４８ｄ、１４８ｅ、及び１４８ｆによって支持されている。脚部１４８ａ−ｆは、第１の端部においてプレート１４６に連結され、第２の端部においてチャンバ壁、ラック１５０ａ、またはラック１５０ｂに連結されている。プレート１４６は、筐体１３６と顎部１２４ａ−ｅとの間に配置され得る。モータまたはアクチュエータ１２６と顎部１２４ａ−ｅとの間に温度制御用バリアを設けるため、プレート１４６は、（例えば高密度ポリエチレンといった）ポリエチレン、及び／またはガラス繊維といった、断熱材料からできていることができる。こうした態様では、顎部１２４ａ−ｅの温度を所望の温度に維持する一方で、モータ／アクチュエータ１２６もまた、所望の温度に維持することができる。
【００２６】
追加形態または代替形態では、モータ／及びアクチュエータ１２６は、顎部１２４ａ−３ｅに連結されたボールねじ、アクメねじ、送りねじ、ローラーねじ、及びスクリューマウントといったねじ、または軸（図示せず）を介して、チャンバ内の屈曲動作を変換する。以下でより詳細に説明されるとおり、ねじは、屈曲中の静止ブロック４０６と可動ブロック４０４との間の間隙を維持する。電気モータの代わりに、油圧もしくは空気圧のアクチュエータ、または圧縮空気駆動式モータを使用することができる。
【００２７】
本開示の装置及び材料システムは、１つ以上の電極対といった、１つ以上の電極を含む。（材料システムを形成するため）、及び材料システムの動作性能を試験するための装置１００のその後の使用のために、基板に電極が連結されていてよい。屈曲中、材料システムの中心部は、材料システムの端部よりもより多くのひずみを受ける。したがって、材料システムの同じ側面に配置された電極対は、材料システムの同じ側面を通じたインピーダンスの検出を行う。
【００２８】
図１及び図２に示すとおり、装置１００は、電極対１５６及び１５８を含む。図１及び図２には電極対が示されているが、代替的な態様では、装置１００は単一の電極を備える。電極対１５６が材料システムの第１の側面（図示せず）に連結され、電極対１５８が材料システムの第２の側面（図示せず）に連結されるように構成されている。電極は、導電性エポキシ、ニッケル、金、銀、銅、プラチナ、パラジウム、またはこれらの混合物で作られていることができる。少なくとも１つの態様では、少なくとも１つの電極は、電極対１５６及び／または１５８といった導電性エポキシである。少なくとも１つの態様では、導電性エポキシは、導電性銀エポキシである。電極対１５６は、電極対１５６と分光計１６４との間に電気連通を提供するため、電気ライン１６２を介して分光計１６４に連結されている。さらに、電極対１５８は、電極対１５６と分光計１６４との間に電気連通を提供するため、電気ライン１６６を介して分光計１６４に連結されている。電気ライン１６２、１６６は、絶縁電線（例えば、絶縁鋼線）、または絶縁済み導電性テープを有する電線であることができる。以下でより詳細に説明されるとおり、電極対１５６が材料システムの第１の側面に連結され、電極対１５８が材料システムの第２の側面に連結されるように構成されている。少なくとも１つの態様では、分光計１６４は、ポテンショスタット、ガルバノスタット、及び／または無抵抗電流計を含む。分光計１６４は、電気化学式インピーダンス分光計であり得る。電極（例えば電極対１５６及び１５８）は、材料システムに連結されているときに、材料システムからの電気信号を検出し、この電気信号を分光計１６４といった分光計に対して送信する。分光計１６４は、電気信号を解釈して、材料システムの被覆破損及び／または腐食といった条件に関する、インピーダンスといった電気データを提供するように構成されている。電気化学的インピーダンスは、通常、電気化学セルに対してＡＣ電位を印加し、次いでこのセルを通る電流を測定することによって測定される。この電位に対する応答、例えば正弦波電位は、交流電流信号である。この電流信号は、正弦関数の和（フーリエ級数）として分析することができる。電気化学的インピーダンスは、通常、小さい励起信号を用いて測定される。これは、セルの応答が擬似線形になるようにするために行われる。線形の（または擬似線形の）システムにおいては、正弦波電位に対する電流の応答は、同一の周波数であるが位相がシフトした正弦曲線であろう。電気化学的インピーダンス分光法（ＥＩＳ）のデータは、典型的には、等価回路モデルの観点から分析される。（ドイツのソフトウェア製品である）Ｅｃｈｅｍ  Ａｎａｌｙｓｔは、インピーダンスが測定されたデータに一致するモデルを見つけ出す。
【００２９】
本明細書に記載の装置１００の部品は、周期的屈曲のフォグ噴霧処理中に装置１００内の条件に対して適切に不活性である材料を含んでいてよい。適切に不活性な材料は、ポリエチレン（例えば高密度ポリエチレン）、ガラス繊維、プラスチック、ガラス、石、金属、ゴム、及び／またはエポキシを含んでいてよい。装置１００の１つ以上の部品のうちの部品を製造するために使用され得る他の材料は、高密度ポリプロピレン、ポリエチレンインサート付きの商用グレードのチタニウム（ＩＩ）、ポリエチレンインサート付きのステンレス鋼、及びこれらの組み合わせを含む。
【００３０】
装置１００は、コントローラ１３８といった、プロセッサに基づいたシステムコントローラによって制御されてよい。例えば、コントローラ１３８は、装置１００の部品、及び屈曲、湿度、圧力、または温度のうちの１つ以上の制御に関連した処理パラメータを制御するように構成されていてよい。コントローラ１３８は、装置１００の様々な構成要素に結合されて、周期的に屈曲するフォグ噴霧処理の制御を容易にする、メモリ１４２及び大容量記憶デバイスと共に動作可能なプログラマブル中央処理装置（ＣＰＵ）１４０、入力制御ユニット、並びに表示ユニット（図示せず）、例えば電源、クロック、キャッシュ、入出力（Ｉ／Ｏ）回路などを含む。コントローラ１３８は、例えば、注入管１２８、排出管１３２、排出口１２２、ヒータ１２０、及び／または顎部１２４ａ−ｅと電気連通していてよい。
【００３１】
上記の装置１００の制御を容易にするため、ＣＰＵ１４０は、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するための、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）といった産業環境で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサのうちの１つであってよい。メモリ１４２はＣＰＵ１４０に連結されており、且つメモリ１４２は非一過性であって、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、または任意の他の形態のローカルもしくはリモートのデジタルストレージといった、容易に入手可能なメモリの１つ以上であってよい。従来型の様態でプロセッサをサポートするため、サポート回路１４４が、ＣＰＵ１４０に連結されている。装置１００によって周期的に屈曲するフォグ噴霧処理から得られた情報は、典型的にはソフトウェアルーチンとして、メモリ１４２内に記憶され得る。ソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵ１４０によって制御されるハードウェアからは遠隔して位置する第２のＣＰＵ（図示せず）によって、記憶され、且つ／または実行されてよい。メモリ１４２は、コンピュータ可読記憶媒体であって、ＣＰＵ１４０によって実行されたときに装置１００の動作を容易にする命令を含む、コンピュータ可読記憶媒体の形態をしている。メモリ１４２内の命令は、本開示のプロセスを実装しているプログラムといった、プログラム製品の形態をしている。プログラムコードは、数々の異なるプログラム言語のうちの任意の１つに準拠していてよい。少なくとも１つの態様では、本開示は、コンピュータシステムで使用するためにコンピュータ可読記憶媒体に記憶された、プログラム製品として実装されてよい。プログラム製品のプログラムは、（本明細書に記載の方法を含む）諸態様の機能を規定する。例示的なコンピュータ可読記憶媒体は、限定しないが、以下を含む。（ｉ）情報が恒久的に記憶される、非書き込み可能型記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭディスクといった、コンピュータ内部の読み取り専用メモリデバイス、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップ、または任意のタイプのソリッドステート式非揮発性半導体メモリ）、及び（ｉｉ）代替情報が記憶される書き込み可能記憶媒体（例えば、ディスケットドライブ内のフロッピーディスクもしくはハードディスクドライブ、または任意のタイプのソリッドステート式ランダムアクセス半導体メモリ）。こうしたコンピュータ可読記憶媒体が、本開示の方法及び装置の機能を管理するコンピュータ可読命令を保持しているときには、こうしたコンピュータ可読記憶媒体が、本開示の諸態様である。
【００３２】
図３は、図１及び図２の筐体１３６といった、筐体の斜視図である。図３に示すとおり、筐体１３６は、モータまたはアクチュエータ１２６、及び筐体１３６内に配置された断熱プレート３０２を含む。断熱プレート３０２は、格子上に配置された取り付け用プレートを備え得る。断熱プレート３０２は、ポリエチレン（例えば高密度ポリエチレン）、及び／またはガラス繊維といった、１つ以上の断熱材料を含む。断熱プレート３０２は、モータ／アクチュエータ１２６の温度を維持するため、モータ／アクチュエータ１２６に連結されて（例えば直接接触して）いる。第１のガス源３０４が、モータまたはアクチュエータ１２６の第１の部分に対して空気といったガスを供給する。例えばモータ／アクチュエータ１２６の下面に凹部３０８を通してガスを導入することによって、モータ／アクチュエータ１２６の第２の部分に空気といったガスを供給するため、断熱プレートの表面に沿って（例えば、断熱プレート３０２の下面の下に）、第２のガス源３０６が配置されている。凹部３０８は、筐体１３６の表面３１０内に配置されている。第１のガス源３０４と第２のガス源３０６のガスは、（図１の）注入管１２８によって供給され得る。複数のガス源を使用することによって、モータ／アクチュエータ１２６の周囲に、ほぼ均一なガス流が提供される。これによって、モータ／アクチュエータ１２６を冷却することができ、モータ／アクチュエータ１２６の外側表面の温度がほぼ均等にされる。代替形態では、第１のガス源３０４がモータ／アクチュエータ１２６にガスを供給する一方、第２のガス源３０６が存在していないか、またはオフモードに維持されていてよい。代替形態では、第２のガス源３０６がモータ／アクチュエータ１２６にガスを供給する一方、第１のガス源３０４が存在していないか、またはオフモードに維持されていてよい。
【００３３】
図３に示すとおり、モータ／アクチュエータ１２６には配線（または配管）３１２が連結されており、（ｉ）モータ／アクチュエータ１２６と、コントローラ１３８といったコントローラとの間、及び／または（ｉｉ）モータ／アクチュエータ１２６と顎部１２４ａ−ｅとの間の、電気連通を提供している。配管が使用されている場合は、モータ／アクチュエータ１２６は、配線／配管３１２の温度を維持するために加圧された油または空気が配管内を通ることができる、油圧式または空気圧式アクチュエータであることができる。追加形態または代替形態では、筐体１３６内へのガス流は、配線／配管３１２の温度維持もさらに提供する。配線／配管３１２の電気構成要素の温度を維持するため、配線／配管３１２は、配線／配管３１２の電気構成要素の周囲に配置された、ポリエチレン（例えば、高密度ポリエチレン）、断熱導電性テープ、及び／またはガラス繊維などといった、１つ以上の断熱材料３１４で断熱されていてよい。
【００３４】
図４は、本開示の一態様による、周期的屈曲を実施するように構成された屈曲器４００の斜視図である。図１に関して説明されているとおり、屈曲器４００は、装置１００といった材料性能チャンバの内部に設置されていてよい。図４に図示するとおり、屈曲器４００は、可動ブロック４０４及び静止ブロック４０６を含む。静止ブロック４０６は、取付ボルト４１０ａ及び４１０ｂによって、プレート１４６に取り付けられている。可動ブロック４０４は、静止ブロック４０６に隣接して、プレート１４６上に摺動可能に配置されている。静止ブロック４０６と可動ブロック４０４との間の直線移動は、ガイドロッド４０８ａ及び４０８ｂによって維持される。ガイドロッド４０８ａ及び４０８ｂは、ステンレス鋼、高密度ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、アーモロイ（Ａｒｍｏｌｏｙ）被覆といったクロム、及びこれらの組み合わせを含み得る。ガイドロッド４０８ａと４０８ｂのそれぞれは、静止ブロック４０６と可動ブロック４０４に連結されている。ガイドロッド４０８ａと４０８ｂは、互いに平行である。静止ブロック４０６と可動ブロック４０４は、顎部１２４ａ−ｆを搭載しているか、または別様に支持している。静止ブロック４０６は、屈曲中の静止位置内に、顎部１２４ａ−ｆの第１の側部を搭載している。一方、可動ブロック４０４は、顎部１２４ａ−ｆの第２の側部を搭載しており、屈曲中の顎部１２４ａ−ｆの第２の側部の動作を可能にしている。静止ブロック４０６及び可動ブロック４０４は、高密度ポリエチレンを含み得る。屈曲中、可動ブロックは、開始地点から終了地点まで、静止ブロックに対して水平方向に移動する。この結果、顎部１２４ａ−ｆ内に配置されたた材料システムが屈曲する。開始地点、終了地点、及び移動距離は、屈曲器４００のユーザによって、試験装置の力学的境界限度、機械的な停止ブロック、または装置駆動システムのソフトウェア制御に基づいて制御され得る。静止ブロック４０６及び可動ブロック４０４のそれぞれは、基部及び、基部から基部に対して垂直に延びる複数の支柱を含む。各支柱は、直角であるか、または角度付けされていてよく、それによって、顎部１２４ａ−ｆのそれぞれを搭載し得る角度が設けられる。顎部１２４ａ−ｆはヒンジ止めされており、それによって材料システムを圧縮する間に材料システムを屈曲することが可能になっている。例えば、顎部１２４ａ−ｆは、各支柱の片側に搭載され、基部に垂直な線に対して、例えば１５°から３０°の角度で配置されていてよい。材料パネルに対する所望の試験条件を達成するため、垂直と対比して他の角度も検討される。顎部１２４ａ−ｆの角度が、材料システムの角度位置を決定する。少なくとも１つの態様では、材料システムは、基部に垂直な線に対して、例えば１５°から３０°の角度で配置される。少なくとも１つの態様では、顎部１２４ａ−ｆは非導電性且つ非金属であり、それによって材料システムに対するガルバニック効果はほとんどまたは全くない。１つ以上の顎部１２４ａ−ｆは、高密度ポリエチレン、ポリエチレンのインサートを有する商用グレードのチタン（ＩＩ）、ポリエチレンのインサートを有する犠牲用の３１６ＳＳ、またはこれらの組み合わせを含み、���れによって、試験中の顎部及び材料システムの（部分的なまたは完全な）ガルバニック腐食が防止される。１つ以上の顎部１２４ａ−ｆは、例えばポリエチレンを含む、スリーブカバーを備え得る。これによって、試験中の顎部及び材料システムのガルバニック腐食がさらに防止される。装置１００の電極対１５８は、顎部１２４ｆ内に配置された材料システムの第１の側面上に直接配置されており、装置１００の電極対１５６（図示せず）は、第１の側面とは反対側の材料システムの第２の側面上に配置されている。装置１００の使用中、例えば材料システムの試験中に電極対１５８及び１５６を腐食環境から保護するため、これらの電極上に、非導電性の保護被覆４１２（簡素化のため、透明な被覆として示す）が配置されている。非導電性保護被覆は、非導電性エポキシの、テープ、接着剤、密封剤、またはこれらの混合物を含む。少なくとも１つの態様では、非導電性エポキシは、２液性の防水エポキシである。図４は、顎部１２４ｆ内に配置された材料システム上に直接配置された電極を示しているが、本開示の材料システム（及び装置）が、１つ以上の電極及び／または電極対が１つ以上の顎部１２４ａ−ｅ内に配置された材料システム上に直接配置されていない態様を包含していること、並びに電極及び／または電極対が、電線１６２、１６６と同様または同一の電線を介して分光計と電気連通していることができることは、理解すべきである。こうした態様によって、装置１００といった材料性能チャンバ内における複数の材料システムの電気化学的な「その場の」モニタリングが提供される。さらに、前記電極及び／または電極対上に、被覆４１２といった非導電性の保護被覆が配置され得る。
【００３５】
本開示の少なくとも１つの態様では、装置が１つ以上の屈曲器４００を含んでいる。材料性能チャンバが１つ以上の屈曲器４００を含んでいる少なくとも１つの態様では、ガイドロッド４０８ａと４０８ｂが、複数の屈曲器４００を通って延びている。
【００３６】
屈曲器４００といった屈曲器は、様々な周期によって可動ブロックと材料システムの様々な移動を提供する。この周期は、リアルタイムで調整可能である。屈曲器は、材料システムに対する張力と圧縮力の印加もまた提供する。
【００３７】
材料システム
材料システムは、図１または図２の装置内で使用され得る。少なくとも１つの態様では、材料システムは、平坦であることができ、且つ被覆されることができる、金属パネルである。フラットパネルの材料性能は、このパネルを、このパネルを少なくとも１周期の湿気に曝露する間、例えば塩水噴霧する間に、材料システムを周期的に屈曲することによって試験される。材料システムは、曝露及び屈曲の前、最中、及び／または後に、被覆インピーダンス、被覆の亀裂／層剥離、腐食の発現、伝播速度、及び実績に関して評価される。
【００３８】
少なくとも１つの態様では、材料システムは、少なくとも１周期の湿気に曝露される前に金属製のファスナ、ねじ、ボルト、または他のハードウェアを用いて互いに接続、接合、溶接、接着、または固定された、２つの平坦な金属パネルを有する基板を備える。
【００３９】
少なくとも１つの態様では、材料システムは、金属材料または複合材料から作られており、周期的な湿気に曝露される前、及び／または、被覆インピーダンス、被覆の亀裂／層剥離、腐食の発現、伝播速度、及び実績に関して評価される前に被覆されていてよい、機械継ぎ手またはナックル継ぎ手を含む。
【００４０】
少なくとも１つの態様では、材料システムは、本体側部の接合部、ストリンガと胴体の組立部、胴体パネル、または翼のスパーと胴体の組立部を表す航空機の構成要素を再現可能な、構造システムを含む。製造された組立体は、本明細書に記載のとおり、被覆インピーダンス、被覆の亀裂／層剥離、腐食の発現、伝播速度、及び実績に関して評価される前もしくは最中の、少なくとも１周期の湿気に曝露されている最中に、作動または屈曲させられてよい。
【００４１】
図５は、図１または図２に示す装置の内部で試験され得る、材料システム５００の側面図である。材料システム５００は、導電性の金属基板５０２、及び基板５０２上に配置された被覆層５０４を備える。金属基板５０２は、チタニウム、アルミニウム、銅、またはこれらの合金から作られていることができる。金属基板５０２は、クロメート入り下塗り剤といった１つ以上の下塗り剤、表面仕上げ剤、及び／またはトップコート剤で被覆されていてよい。例えば、被覆層５０４は、クロメート入り下塗り剤、エポキシ下塗り剤、ウレタン下塗り剤、またはこれらの混合物から作られていることができる。電極対１５８といった電極対の一部であり得る）電極５０６は、被覆層５０４上に直接配置されており、基準電極である。電極対１５６といった電極対の一部であり得る）電極５０８は、金属基板５０２上に直接配置されており、作用電極である。少なくとも１つの態様では、電極５０８と金属基板５０２との間に、非導電性エポキシといった絶縁接着剤が配置されている。試験中の分光学的測定のために、導電性の金属基板５０２に作用電極５０８が付着しており、作用電極（または電極対）を通じて電気信号が送信される。この信号は次に、被覆層５０４を通って移動し、（電極対１５８の）電極５０６によって受信されて、分光計１６４へと送信される。代替的な態様では、作用電極５０８及び基準電極５０６は、それぞれ被覆層５０４上に配置（例えば、直接配置）されている。
【００４２】
被覆層５０４といった被覆層がエポキシから作られており、被覆騒擾に配置された電極が導電性エポキシから作られている諸態様では、被覆層のエポキシ材料と電極が、互いに吸収しあうことが分かっている。代替形態では、電極はニッケルであるか、またはニッケルを含んでいる。電極が被覆層上に直接配置されるようにして２つの材料を互いに接着するために接着剤を使用するのは、任意選択的である。こうした態様では、被覆層の表面が、軽度に研磨され、続いて研磨された表面上に、直接電極を付けることができる。エポキシ電極の場合には、被覆層と電極との間のこの「同類のものの上に同類のものを置く」（ｌｉｋｅ−ｏｎ−ｌｉｋｅ）相互作用によって、電極と被覆層との間の界面の適合性が向上する。電極と被覆層の間の適合性の向上によって、被覆層と電極の間の熱的特性および機械的特性が向上する。従来型の電極は、非導電性接着剤によって基板表面に接着されている。これらの接着剤は、電極と、被覆層といった基板との電気連通を阻害し、不正確な分光学的データを生み出す。こうした接着剤を使用することで、材料システムの電気特性が、材料システムの商業用途において使用される可能性が高い、材料システムの構成要素ではない構成要素（接着剤）によって影響される。この接着剤は、電極が設置されている材料システムの、機械的実績、化学的実績、及び熱的実績に急勾配を生じさせる。本開示の材料システムの電極と被覆層との間の適合性の向上によって、電極と被覆層との間の同質性がもたらされ、それによって分光学的信号内で観察されるノイズが低減する。
【００４３】
エポキシ電極を有する材料システムとの比較例として、被覆層上に堆積された金属電極を有する材料システムが試験された。被覆層上に堆積された金属電極を有する材料システムの電気化学的モニタリングによって、「空気」（ａｉｒ）の曲線のみを示すＥＩＳスペクトルがもたらされる。このことは、金属電極と被覆層との間の相互作用が不十分であることを表す。本明細書で使用する場合、「空気の曲線」とは、オープンリードの実験を表す。この実験では、セルが一切付着しないＥＩＳスペクトルが記録される。オープンリードの実験によるスペクトルは、パラレルなＲＣネットワークに関するノイズの多いスペクトルに非常によく似て見える。したがって、データ中に空気の曲線が観察されたときには、分光計からのリードは被覆と電気的接触を全くしておらず、開放空気のＥＩＳスペクトル（即ち「空気の曲線」）が収集されているのである。
【００４４】
さらに、材料システムの電極の厚さが、電気化学的モニタリングの分光学的結果に影響を与え得ることが、発見されている。電極５０６並びに、電極対１５６及び／または１５８の電極５０６及び５０８は、約１００マイクロメートル（μｍ）以下、例えば４０マイクロメートル以下、例えば約３０マイクロメートルから約４０マイクロメートル、例えば約３５マイクロメートル以下、例えば約２０マイクロメートル以下、例えば約１２マイクロメートル以下の厚さを有し得る。例えば、約１２μｍ以下の厚さを有する電極は、材料システム上及び／または材料システム内に配置された電極の柔軟性を提供し、材料システムの１つ以上の層の上に配置された電極を有するように動作可能な、材料システムを提供する。これは、材料システムの１つ以上の層のそれぞれをより正確に電気化学的にモニタリングするためである。少なくとも１つの態様においては、本開示の電極は、約１μｍから約１２μｍ、例えば約２μｍから約１１μｍ、例えば約３μｍから約１０μｍの厚さを有する。少なくとも１つの態様においては、本開示の被覆層は、約１μｍから約５００μｍ、例えば約２μｍから約２５０μｍ、例えば約３μｍから約１００μｍ、例えば約４μｍから約１５μｍの厚さを有する。さらに、本開示の電極のサイズが使用されることによって、本開示の材料システムに対して、多層化された材料システムの層内に埋め込むのには大きすぎる従来型の電線と比べて、（第１の端部及び第２の端部において電極と連結された）より細い／より薄い電線が使用される。
【００４５】
比較すると、（交互嵌合型電極といった）１３μｍ以上の厚さを有する電極は、より薄い電極と比べて剛性がより大きく、屈曲試験中に材料システムから接続解除してしまう傾向がある。厚い電極の剛性によって、材料システムの表面と適合するための電極の能力が損なわれる。さらに、電極上に（組立用下塗り剤、内装用下塗り剤、燃料タンク用下塗り剤といった）従来どおりの薄さの被覆層が堆積している場合、１３μｍ以上の厚さを有する電極では、上層内に欠陥が生じる傾向があり、次にこの欠陥が、屈曲試験の間に際立たせられる。さらに、ある従来型の電極の設計は、層内に電極を埋め込むために基板を貫通して穿孔することを伴う。こうした埋め込み式電極は、厚い電極に関して記載されたのと同様の欠点を有する。
【００４６】
少なくとも１つの態様では、（例えば図１または図２に示す装置内で試験され得る）本開示の材料システムの電極は、互いにオフセットされている。例えば、図５に示すとおり、電極５０６と５０８とは、距離（ｄ）によって互いにオフセットされている。本開示の材料システムの電極をオフセットすることによって、湿気の影響が低減される。なぜならば、電気信号は、電子が最も小さい抵抗を有するところに流れるからである。電極が互いにオフセットされていない場合には、基準電極の下のエリアは、湿気から電解質を吸収することから保護される。試験中に被覆内部（例えば亀裂／割れ目内部）の含水量が増加するにつれて、電気的データの正確性も向上する。なぜならば、最も損なわれていない被覆の誘電率と比べて、水及び食塩水の誘電率は比較的高いからである。例えば、電極自体が湿気から保護されているか、または電気信号が不正確であり得る。湿気からの電極の保護は、非導電性エポキシといった保護被覆で電極を密封することによって、達成され得る。
【００４７】
図６は、本開示の一態様による、図１または図２に示す装置の内部で試験され得る、材料システム６００の側面図である。図６に示すとおり、材料システム６００は、金属基板５０２、第１の被覆層６０２、及び第２の被覆層５０４を含む、多層の材料システムである。（電極対であり得る）電極６０８が金属基板５０２上に配置されており、電気ライン６１０を介して、分光計１６４といった分光計と電気連通している。さらに、（電極対であり得る）電極６０４が第１の被覆層６０２上に配置されており、電気ライン６０６を介して、分光計１６４といった分光計と電気連通している。被覆４１２といった保護被覆（図示せず）が、電極及び基板の上に後続する被覆層を堆積する前に、電極６０８と６０４のうちの一方または双方の上に配置され得る。図６に示すとおり、電極６０８と６０４は、材料システムの内部にある（例えば、埋め込まれている）。多層化された材料システムの被覆と基板の界面で被覆の劣化及び／または腐食を判定するため、内部電極によって、材料システムの個々の層の、その場における電気化学的モニタリングが提供される。少なくとも１つの態様では、電極６０８と金属基板５０２との間に、非導電性エポキシといった絶縁接着剤が配置されている。
【００４８】
図６に示すとおり、電極６０８と電極５０８とは、距離（ｄ１）でオフセットしている。電極５０８と電極５０６とは、距離（ｄ２）でオフセットしている。電極５０６と電極６０４とは、距離（ｄ３）でオフセットしている。（ｄ１）、（ｄ２）、及び（ｄ３）は、電極の分極化を防止するようにしてサイズ決めされている。そうでなければ、電圧電流応答曲線の擬似線形部分から離れて行くであろう。少なくとも１つの態様では、（ｄ１）＝（ｄ２）＝（ｄ３）である。少なくとも１つの態様では、（ｄ１）、（ｄ２）、及び／または（ｄ３）は、約０．３ｃｍと約１０ｃｍの間、例えば約０．５ｃｍと約３ｃｍの間、例えば約１ｃｍである。
【００４９】
さらに、下層の表面と接触する電極の表面の表面積が変動することによって、電極と下層の表面との電気化学的相互作用が影響を受ける。所望の用途用の表面積の変動を利用するための１つの方法は、１つ以上の電極の形状を変化させることである。なぜならば、他のパラメータが等しいとすると、形状が異なることによって、電極の接触面の表面積が異なる結果となるからである。このことは、以下でより詳細に説明する。本開示の材料システムの電極は、様々な形状を有し得る。例えば、本開示の電極は、正方形の形状である。代替形態では、本開示の電極は、円形、星形、長方形、または、五角形、六角形、七角形、もしくは八角形といった多角形の形状を有する。さらに、本開示の電極は、その形状から（例えば外向きに）突き出している１つ以上のスポークを有していてよい。
【００５０】
本開示の電極は、下層と接触する表面積（即ち接触表面積、スポークが存在する場合にはスポークも含む）を有する。このことは、所望の用途にとって適切である。少なくとも１つの態様では、電極は、約０．２ｃｍ２から約１０ｃｍ２、例えば約０．５ｃｍ２から約５ｃｍ２、例えば約１ｃｍ２から約２ｃｍ２といった接触表面積を有する。本開示の特定の試験用途に関しては、全体的形状、スポーク、及び表面積が、電気化学的モニタリングの方法に影響し得る。
【００５１】
図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃのそれぞれは、本開示の一態様による、図１または図２に示す装置の内部で試験され得る、材料システムの平面図である。図７Ａに示すとおり、（図５の）材料システム５００は、円形の形状を有する電極５０６を備える電極対１５８を備える。電極５０６上に、保護被覆４１２が配置されている。少なくとも１つの態様では、屈曲中及び／または湿気への曝露中に配線１６６をさらに保護するため、電線１６６（図示せず）上に保護被覆４１２もまた配置される。図７Ｂに示すとおり、材料システム７００は、長方形の形状を有する電極７０２を備える電極対７０６を備える。電極７０２のそれぞれが、材料層７０４上に配置されている。電極７０２上に、保護被覆７２０（分かりやすくするため、透明であるとして示されている）が配置されている。少なくとも１つの態様では、屈曲中及び／または湿気への曝露中に配線７０８をさらに保護するため、電線７０８（図示せず）上にもまた保護被覆７２０が配置される。電極７０２のそれぞれは、電気ライン７０８を介して分光計と電気連通していることができる。図７Ｃに示すとおり、材料システム７１０は、五角形の形状を有する電極７１２を備える電極対７１４を備える。各電極７１２は、五角形の電極７１２から外向きに突き出している５つのスポーク７１２ａを有する。電極７１２のそれぞれが、材料層７１８上に配置されている。電極７１２／７１２ａ上に、保護被覆７２２（分かりやすくするため、透明であるとして示されている）が配置されている。少なくとも１つの態様では、屈曲中及び／または湿気への曝露中に配線７０８をさらに保護するため、電線７１６（図示せず）上にもまた保護被覆７２２が配置される。電極７０２は、電気ライン７１６を介して分光計と電気連通していることができる。
【００５２】
追加形態または代替形態では、本開示の材料システムの腐食の程度は、周期的屈曲処理の後に材料システムの重量を測定し、その重量を、周期的屈曲処理の前の材料システムの重量から減算することによる、質量損失法によって判定されてよい。電極が本開示の材料システム上に配置されていない態様においては、質量損失法は有利である。
【００５３】
材料システムの製造
本開示の図１または図２に示す装置の内部で試験され得る材料システムの製造は、電極が付けられる予定の被覆層のエリアを軽度に研磨することを含み得る。研磨されたエリアは、任意の溶媒で洗浄し、乾燥させることができる。製造は、被覆層の研磨エリアといった被覆層上に、電極を配置することをさらに含む。電線の露出部を形成するために、配線１６６といった電線の絶縁体の端部を取り除くことができる。次に、露出部が電極と接触させられ、続いて非導電性テープ及び／または保護被覆４１２といった保護被覆が付けられる。
【００５４】
本開示の電極（及び被覆層）は、任意の適切な堆積処理によって、金属の基板または層の上に配置されてよい。堆積処理は、スクリーン印刷及び三次元印刷を含む。加えて、被覆層に対してフォトリソグラフィが適用されてよく、続いて、層のフォトリソグラフィ処理された領域内に、電極が堆積されてよい。
【００５５】
電極は、例えば、任意の適切なスクリーン印刷装置（例えばドイツ国ミュンヘンのＡＳＭ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓによって供給される）を用いて堆積されてよい。スクリーン印刷は、電極形成用の所望の形状寸法で形作られた１つ以上の開口を有するスクリーンを用いて、実施され得る。堆積材料が、スクリーンの一部の上に置かれてよく、続いて、スキージー（ｓｑｕｅｅｇｅｅ）を用いて、開口を横切ってスキージー拭きされてよい。具体的には、スクリーンは、印刷面の上方且つ印刷面の真上に設置されており、それによって、インクが所望の位置に正確に堆積され得る。スキージーがスクリーンを横切って動くのにつれて、スクリーンのメッシュが、スキージーによって表面と接触させられる。空いたエリアにインクが押し出され、パターンが形成される。余剰分は、スキージーの刃によって取り除かれる。メッシュは、スキージーの通過後、直ちに表面から剥がされ、メッシュ内にあった全てのインクが印刷面に堆積して残されるようにすべきである。次に、スクリーンを上昇させて離すことができる。推奨されるスクリーンの張力は、印刷後にスクリーンを基板から剥がすのに十分なほどメッシュを引き延ばすが、損傷が発生するほどには引き延ばさないのに必要な張力である。印加される張力は、スクリーンの材料に依存する。例えば、ナイロンメッシュに使用される張力は通常６％であり、ポリエステルでは３％である。スキージーがフレームエリアに対して４５°の角度で保持されるのは、通常の慣行である。
【００５６】
電極は、例えば、任意の適切な３Ｄ印刷装置（例えばフロリダ州オーランドのｎＳｃｒｙｐｔ，Ｉｎｃ．によって供給される）を用いて堆積されてよい。ｎＳｃｒｉｐｔ装置は、ノズルに対する背圧によって調整された材料流量で、例えばＤｕＰｏｎｔ  ＣＢ２３０銀被覆銅導電性インクまたはＤｕＰｏｎｔ  ＣＢ０２８フレキシブル銀インクといった、導電性インクを分注する。パターニングが一定である間のノズルの移動速度、及びノズル内の材料の背圧は、流量に対して直接比例する。ｎＳｃｒｉｐｔ印刷装置は、０ｐｓｉから約３０ｐｓｉまでの範囲の背圧を有する。被覆済みパネル上に導電性インクを堆積するために、１８ｐｓｉの背圧を使用することができる。この背圧は、約０．０５２グラム／分の流量に対応する。ｎＳｃｒｉｐｔ装置による電極の堆積の後、硬化を促進するため、インクは一定時間高温で、例えば１７０°Ｃで３０分間、ベークされる。
【００５７】
被覆層は、例えば、任意の適切なフォトリソグラフィ装置を用いてフォトリソグラフィ処理されてよい。フォトリソグラフィによって形成された電極は、通常、交互嵌合型の電極である。
【００５８】
適切な交互嵌合型電極は、例えば、コロラド州ロングモントのＳｙｎｋｅｒａ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，  Ｉｎｃ．、またはスペイン国オビエドのＭｉｃｒｕｘ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｓ．Ｌ．から入手することができる。
【００５９】
試験方法
例えば装置１００内における周期的屈曲フォグスプレー処理法といった材料試験プロセスは、パネルといった材料システムを、塩水噴霧といったように処理流体に曝露し、且つ材料システムを屈曲することによって、実施され得る。曝露は、約１時間から約４５００時間、例えば約２００時間から約２０００時間、例えば約５００時間から約１０００時間にわたって、実施され得る。少なくとも１つの態様では、湿度、圧力、または温度のうちの１つ以上を制御するように構成されたチャンバ１６０といったチャンバ内の曝露ゾーンは、約０％から約９８％、例えば約３０％から約９５％、例えばほぼ周囲湿度といった、相対湿度を有する。材料システムを約１時間にわたって処理流体に曝露すること、及び／または約３０％の相対湿度は、例えば、乾燥気候において航空機の一部としての材料システムが受ける湿度への曝露を模倣したものである。材料システムを約４５００時間にわたって処理流体に曝露すること、及び／または約８０％の相対湿度は、例えば、非常に湿潤な気候または中度に湿潤な気候において、長期間、航空機の一部としての材料システムが受ける湿度への曝露を模倣したものである。本開示の処理中、任意の数の湿度サイクルが実施されてよく、また、任意の数の湿度サイクルは、約１周期から約１００，０００周期、例えば約２周期から約１，０００周期、例えば約３周期から約１００周期、例えば約５周期から約１０周期であってよい。周期的屈曲中には、これらの湿度が周期的に適用され得る。例えば、第１の湿度において、第１の屈曲（例えば１００屈曲周期）が実施され得る。第１の湿度とは異なる第２の湿度において、第２の屈曲（例えば１００屈曲周期）が実施され得る。
【００６０】
流体は、試薬グレード水である水を含み得る。流体は、食塩水であり得る。食塩水は、塩化ナトリウムを含み得る。食塩水は、９８％の水中に約２％の塩化ナトリウム、９４％の水中に約６％の塩化ナトリウム、例えば約９５％の水中に約５％の塩化ナトリウムを含んでいてよい。食塩水といった液体は、約０．１％未満の臭化物、フッ化物、及びヨウ化物を含んでいてよい。食塩水といった液体は、約１質量ｐｐｍ未満、例えば約０．３質量ｐｐｍの銅を含んでいてよい。食塩水といった液体は、凝固防止剤を含んでいなくてよい。なぜなら、そうした化学物質は、腐食防止剤の役割を果たし得るからである。試験され得る材料システムは、例えば、航空機の外板または胴体を形成し得る航空機パネル、２つの金属パネル間の被覆済みラップジョイント、翼と胴体の組立部、及びこれらの組み合わせを含む。液体は、噴霧用塩水といった処理流体を形成するために霧化されてよい。この噴霧用塩水は、約３から約１１、例えば約５から約８、例えば約６．５から約７．２といった範囲のｐＨを有していてよい。ｐＨは、適切なｐＨ応答性ガラス電極、基準電極、及びｐＨメーターシステムを使用して測定され得る。液体のｐＨを調整することが、望ましくあり得る。例えば、低ｐＨを有する液体は、酸性雨などを含有する汚染された大気を模倣していてよい。さらに、処理流体へと霧化された液体のｐＨは、曝露処理中の液体を再較正するために調整され得る。ｐＨは、例えば、ｐＨを下げるためには塩酸（ＨＣｌ）を加えるか、またはｐＨを上げるためには水酸化ナトリウム（ＮａＣｌ）を加えることによって、調整され得る。噴霧用塩水といった流体は、８０ｃｍ２の水平集積面積当たり、約０．５ミリリットル毎時（ｍＬ／ｈ）から約５ｍＬ／ｈ、例えば８０ｃｍ２の水平集積面積当たり、約１ミリリットル毎時（ｍＬ／ｈ）から約２ｍＬ／ｈの流量で流されてよい。
【００６１】
少なくとも１つの態様では、パネルといった材料システムが、顎部１２４ａ−ｅのうちの１つによって、または顎部１２４ａ−ｅのうちの複数によって、屈曲されてよい。現実世界条件下の航空機材料システムが受ける腐食条件の機械的ストレスの影響を模倣するため、屈曲は、様々な頻度で実施され得る。例えば、材料システムは、約０．１ヘルツ（Ｈｚ）から約１５０Ｈｚ、約０．１Ｈｚから約１００Ｈｚ、約０．１Ｈｚから約６０Ｈｚの周波数で屈曲されてよい。周期的屈曲中の任意の数の周期は、約１周期から約１００，０００周期、例えば約５００周期から約５，０００周期、例えば約５００周期から約３，０００周期であってよい。
【００６２】
さらに、屈曲している材料システムの曲率が大きくなればなるほど、本開示の装置及び方法を用いた材料システムの劣化が大きくなる。例えば、６インチの長さを有するフラットパネルが、２つの顎部によって把持されてよく、この２つの顎部間の距離は６インチであってよい。パネルは、流体への曝露中に０．３３Ｈｚのレートで屈曲され得る。別の例では、７．５インチの長さを有するフラットパネルが、２つの顎部であって、顎部間の距離が同様に６インチである、顎部によって把持されてよい。パネルは、流体への曝露中に０．３３Ｈｚのレートで屈曲され得る。７．５インチの長さを有するパネルは、より大きい曲率を有し、６インチの長さを有し且つそれ以外の条件がすべて同じであるパネルと比べると、より一層の劣化を受ける。理論に束縛されるものではないが、機械的ストレスが材料システムに曲率を与える結果、材料システムに亀裂が生じ、それによって噴霧用塩水といった腐食性流体が材料システムの亀裂内に侵入することが可能になってしまう。腐食性流体は、材料システムの亀裂内に侵入した後、（下にある被覆層といった）様々なさらなる層が存在する場合には、これらの層間にさらに侵入し得る。その結果、腐食性流体が、材料システム及び／または材料システムのさらなる層のうちの１つ以上に、腐食を生じさせ得る。こうした条件は、現実世界で使用中に、パネルといった航空機材料システムが受ける条件を模倣している。
【００６３】
少なくとも１つの態様では、装置１００の湿度、圧力、または温度１６０のうちの１つ以上を制御するように構成されたチャンバといった曝露ゾーンは、材料システムの（噴霧用塩水へと霧化された食塩水といった）処理流体への曝露中、及び／または材料システムの屈曲中、約−１９６°Ｃから約１００°Ｃ、例えば約−１９６°Ｃから約１００°Ｃ、例えば約−５０°Ｃから約９５°Ｃ、例えば約０°Ｃから約５０°Ｃ、例えば約３３°Ｃから約３７°Ｃの範囲、例えば約３５°Ｃといった温度で維持されてよい。例えば、温度は例えば約−７０°Ｃから約−２０°Ｃ、例えば約−５５°Ｃといった、極低温に維持され得る。代わりに、温度は例えば約５０°Ｃから約８０°Ｃ、例えば約６０°Ｃといった、高温にも維持され得る。温度は、装置１００といった装置の外表面から読み取ることが可能な、記録装置または温度計（図示せず）によってモニタリングされてよい。少なくとも１つの態様では、パネルといった材料システムを、塩水噴霧といったように流体に曝露することと、材料システムを屈曲させることとは、同時に実施されてよい。少なくとも１つの態様では、パネルといった材料システムを、塩水噴霧といったように流体に曝露することと、材料システムを屈曲させることとは、逐次的に実施されてよい。少なくとも１つの態様では、材料システムの湿気への曝露と屈曲は、同時に行われても逐次的に行われてもよく、それによって、運行中の材料システムが受け得る不規則なまたは変動し得る飛行固有のひずみプロファイルの再現がもたらされる。少なくとも１つの態様では、材料システムの流体への曝露及び／または材料システムの屈曲は、材料システムの目視点検、再配置、もしくは取り外しのため、及び／または液体リザーバ１０４内の溶液といった溶液の補充のため、中断されてよい。チャンバ（曝露ゾーン）内で低湿度の空気を使用するプロセスについては、塩水噴霧といったように流体を導入することなく、チャンバ（曝露ゾーン）から空気を除去するために真空を使用することができ、及び／またはチャンバ（曝露ゾーン）内に（例えば相対湿度３０％未満の）乾燥空気を供給することができる。
【００６４】
空気といったガスが、約１５ＰＳＩから約２００ＰＳＩ、例えば約１５ＰＳＩから約２０ＰＳＩ、例えば約６０ＰＳＩといった圧力で、装置内に導入され得る。本開示の処理中、任意の数の湿度サイクルが実施されてよく、また、任意の数の湿度サイクルは、約１周期から約１００，０００周期、例えば約２周期から約１，０００周期、例えば約３周期から約１００周期、例えば約５周期から約１０周期であってよい。周期的屈曲中には、これらの圧力が周期的に適用され得る。例えば、第１の圧力において、第１の屈曲（例えば１００屈曲周期）が実施され得る。第１の圧力とは異なる第２の圧力において、第２の屈曲（例えば１００屈曲周期）が実施され得る。ガスの温度は、チャンバ（曝露ゾーン）の温度に基づいた温度であることができる。例えば、極低温条件下では、チャンバに導入されるガスの温度は、高温の曝露ゾーン条件下においてチャンバに導入されるガスの温度よりも低くてよい。にも関わらず、低温の周期的屈曲処理中、または高温の周期的屈曲処理中には、チャンバ内に提供されるガスの温度は、約−３０°Ｃから約５０°Ｃ、例えば約−１０°Ｃから約２５°Ｃ、例えば約０°Ｃから約２０°Ｃ、例えば約１０°Ｃまたは約２５°Ｃであることができる。これによって、約−３０°Ｃから約５０°Ｃ、例えば約−１０°Ｃから約２５°Ｃ、例えば約０°Ｃから約２０°Ｃ、例えば約１０°Ｃまたは約２５°Ｃである、チャンバ（例えばチャンバ内の空気）の温度がもたらされる。本開示の処理中、任意の数の温度サイクルが実施されてよく、また、任意の数の温度サイクルは、約１周期から約１００，０００周期、例えば約２周期から約１，０００周期、例えば約３周期から約１００周期、例えば約５周期から約１０周期であってよい。周期的屈曲中には、これらの温度が周期的に適用され得る。例えば、第１の温度において、第１の屈曲（例えば１００屈曲周期）が実施され得る。第１の温度とは異なる第２の温度において、第２の屈曲（例えば１００屈曲周期）が実施され得る。
【００６５】
さらに、または代わりに、モータ／アクチュエータに連結された任意の適切な温度制御装置（例えばヒータ）を使用して、モータ／アクチュエータの温度を制御することができる。例えば、モータ／アクチュエータの表面は、モータ／アクチュエータの表面に連結された熱電対によって決定されるとおり、約−３０°Ｃから約５０°Ｃ、例えば約−１０°Ｃから約２５°Ｃ、例えば約０°Ｃから約２０°Ｃ、例えば約１０°Ｃまたは約２５°Ｃである温度を有し得る。
【００６６】
本開示の周期的処理の前、最中（その場）、及び／または後に、電気化学的インピーダンス分光計を使用して、材料システムの１つ以上の層のインピーダンスを測定するこができる。電気化学的インピーダンス分光法（ＥＩＳ）は、材料システムの１つ以上の層のインピーダンスの、その場における測定を提供する。この測定によって、被覆劣化、基板と被覆の界面における腐食、及び一定期間にわたって吸収された湿気といった、被覆特性を判定するための情報が提供される。本開示の電気化学的インピーダンス分光法プロセスは、約５ｍＶから約１５０ｍＶ、例えば約１０ｍＶから約２０ｍＶといった励起電位において実施され得る。ＥＩＳ用の電気的周波数は、約０．１Ｈｚ〜１０，０００Ｈｚ、例えば約１Ｈｚから約５，０００Ｈｚ、例えば約１Ｈｚから約１００Ｈｚ、例えば約０．０１Ｈｚから約１０Ｈｚ、または約１００Ｈｚから約４，０００Ｈｚであってよい。少なくとも１つの態様では、ＥＩＳは、約０．５Ｈｚから約１００Ｈｚ、例えば約１Ｈｚから約１０Ｈｚの固定周波数で、一定の間隔で連続的に実施される。
【００６７】
態様
条項１．  装置であって、
湿度、圧力、または温度のうちの１つ以上を制御するように構成されたチャンバと、
材料システムを屈曲するように構成された顎部と、
チャンバ内に配置された筐体であって、断熱材料を含む筐体と、
筐体内に配置されたモータまたはアクチュエータと、
第１の端部において筐体と、且つ第２の端部においてチャンバの第１の壁と連結された注入管と、
第１の端部において筐体と、且つ第２の端部においてチャンバの第１の壁または第２の壁に連結された排出管と、
を備える装置。
【００６８】
条項２．  断熱材料がポリエチレンまたはガラス繊維である、条項１に記載の装置。
【００６９】
条項３．  断熱材料が高密度ポリエチレンである、条項１または２に記載の装置。
【００７０】
条項４．  断熱材料がモータまたはアクチュエータに直接連結されている、条項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【００７１】
条項５．  筐体と顎部の間に配置されたプレートをさらに備え、該プレートが断熱材料を含む、条項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【００７２】
条項６．  プレートの断熱材料がポリエチレンまたはガラス繊維である、条項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【００７３】
条項７．  プレートの断熱材料が高密度ポリエチレンである、条項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【００７４】
条項８．  顎部が断熱材料を含む、条項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【００７５】
条項９．  顎部の断熱材料が高密度ポリエチレンである、条項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【００７６】
条項１０．  第１の注入管が第１のガス源及び第２のガス源を備える、条項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【００７７】
条項１１．  第１のブロック及び第２のブロック、
第１の端部において第１のブロックと、且つ第２の端部において第２のブロックと連結された第１のガイドロッド、並びに
第１の端部において第１のブロックと、且つ第２の端部において第２のブロックと連結された第２のガイドロッド
をさらに備える、条項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【００７８】
条項１２．  第１のブロックと第２のブロックが基部及び、基部から延びる複数の支柱を備える、条項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
【００７９】
条項１３．  筐体と顎部の間に配置されたプレートに第１のブロックが搭載され、プレートが断熱材料を含む、条項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
【００８０】
条項１４．  顎部が顎部の第１の端部において第１のブロック上に配置され、顎部の第２の端部において第２のブロック上に配置される、条項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【００８１】
条項１５．  排出口、ヒータ、及び顎部と電気連通するコントローラ
をさらに備える、条項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
【００８２】
条項１６．  顎部が、基部に垂直な線に対して約０°から９０°、例えば１５°から３０°で配置されている、条項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
【００８３】
条項１７．  第２の材料システムを屈曲させるように構成された第２の顎部をさらに備える、条項１から１６のいずれか一項に記載の装置。
【００８４】
条項１８．  チャンバが、湿度、圧力、及び温度のそれぞれを制御するように構成された、請求項１から１７のいずれか一項に記載の装置。
【００８５】
条項１９．  材料性能を判定するための方法であって、
０％から９８％の相対湿度に材料システムを曝露すること、及び材料システムをチャンバ内で第１の温度で屈曲させることであって、チャンバがチャンバ内に配置された筐体及び筐体内に配置されたモータまたはアクチュエータを備え、筐体が断熱材料を含む、材料システムを曝露すること及び材料システムを屈曲させること、並びに、
屈曲中に、第１の温度とは異なる第２の温度においてモータまたはアクチュエータを作動させること、を含む方法。
【００８６】
条項２０．  ガスを筐体に提供することをさらに含む、条項１９に記載の方法。
【００８７】
条項２１．  ガスが空気である、条項１９または２０に記載の方法。
【００８８】
条項２２．  筐体にガスを提供することが、第１のガス源からモータまたはアクチュエータの第１の表面にガスを提供することと、第２のガス源からモータまたはアクチュエータの第２の表面にガスを提供することとを含む、条項１９から２１のいずれか一項に記載の方法。
【００８９】
条項２３．  チャンバが約−７０°Ｃから約−２０°Ｃの温度を有し、筐体が約−１０°Ｃから約２５°Ｃの温度を有する、条項１９から２２のいずれか一項に記載の方法。
【００９０】
条項２４．  チャンバが約５０°Ｃから約８０°Ｃの温度を有し、筐体が約−１０°Ｃから約２５°Ｃの温度を有する、条項１９から２３のいずれか一項に記載の方法。
【００９１】
条項２５．  第１の温度とは異なる第２の温度においてモータまたはアクチュエータを作動することが、モータまたはアクチュエータに連結された温度制御装置を使用して実施される、条項１９から２４のいずれか一項に記載の方法。
【００９２】
条項２６．  屈曲が、約０．１Ｈｚから約６０Ｈｚまでの周波数で、約５００周期以上にわたって実施される、条項１９から２５のいずれか一項に記載の方法。
【００９３】
条項２７．  チャンバが３０％以下である相対湿度を有する、条項１９から２６のいずれか一項に記載の方法。
【００９４】
条項２８．  チャンバが８０％以上である相対湿度を有する、条項１９から２７のいずれか一項に記載の方法。
【００９５】
条項２９．  材料システムの曝露と材料システムの屈曲とが同時に実施される、条項１９から２８のいずれか一項に記載の方法。
【００９６】
条項３０．  材料システムの曝露と材料システムの屈曲とが逐次的に実施される、条項１９から２９のいずれか一項に記載の方法。
【００９７】
条項３１．  電気化学的インピーダンス分光計を用いて、材料システムのインピーダンスを検出することをさらに含む、条項１９から３０のいずれか一項に記載の方法。
【００９８】
条項３２．  装置であって、
湿度、圧力、または温度のうちの１つ以上を制御するように構成されたチャンバと、
材料システムを屈曲するように構成された顎部と、
チャンバ内に配置された筐体であって、断熱材料を含む筐体と、
筐体内に配置されたモータまたはアクチュエータと、
第１の端部において筐体と、且つ第２の端部においてチャンバの第１の壁と連結された注入管と、
第１の端部において筐体と、且つ第２の端部においてチャンバの第１の壁または第２の壁に連結された排出管と、
顎部、モータまたはアクチュエータ、注入管、及び排出管のうちの１つ以上の電気連通するコントローラと、
を備える装置。
【００９９】
条項３３．  コントローラと電気連通するヒータをさらに備える、条項３２に記載の装置。
【０１００】
条項３４．  モータを備える装置であって、
コントローラがモータと電気連通しており、
モータが顎部と電気連通している、
条項３２または３３に記載の装置。
【０１０１】
条項３５．  モータまたはアクチュエータと、
モータまたはアクチュエータに連結された断熱体プレートと、
第１のガス源と
を備える筐体。
【０１０２】
条項３６．  筐体の表面内に配置された凹部と、
断熱プレートの表面に沿って配置された第２のガス源と、
をさらに備える、条項３５に記載の筐体。
【０１０３】
条項３７．  断熱プレートが、ポリエチレンまたはガラス繊維のうちの１つ以上を含む、条項３５または３６に記載の筐体。
【０１０４】
条項３８．  断熱プレートがモータまたはアクチュエータに直接接触している、条項３５から３７のいずれか一項に記載の筐体。
【０１０５】
例
材料
Ｇａｍｒｙ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ６００ポテンショスタット（２）
一体型屈曲装置付きＴｈｅｒｍｏｔｒｏｎ  ＳＥ−２０００環境チャンバ
Ｏｍｅｇａワイヤレス温度／湿度センサまたはイーサネットデータ接続
【０１０６】
試験手順
１．  試験前のパネルの特性評価
ベンチ頂面に、広範囲の試験パネルを置く。
周囲実験室条件において、全て良好な双極電極接続のＥＩＳを、フルに１スイープ実施する。
【０１０７】
２．  ポテンショスタットを、ＥＩＳのモニタリング用にプログラムする。
３５°Ｃ／相対湿度９５％を維持するようにあらかじめセットされた環境チャンバ内に、パネルを置く。
以下のパラメータを用いて、Ｇａｍｒｙポテンショスタットを、連続した双極電極ＥＩＳモニタリング用にプログラムする。
導電層のインピーダンスのモニタリング
・Ｌ１−Ｒ１接続（両電極とも、導電層内に埋め込まれている）
・１０Ｈｚ周波数
・１０ｍＶの励起電圧
完全被覆のスタックアップ用のインピーダンスのモニタリング
・Ｒ３−ＳまたはＬ３−Ｓ（電極の１つはトップコート内にあり、１つは基板に直接はんだ付けされている）
・１０Ｈｚ周波数
・１０ｍＶの励起電圧
連続したモニタリングのために、試験中ずっと、電極の接続はそのまま放置する。
【０１０８】
３．  環境試験の周期をプログラムする
Ｔｈｅｒｍｏｔｒｏｎ  Ｓｅ−２０００チャンバを、２４時間の湿／乾周期で運転するようにプログラムする。
ステップ１．  周囲環境から２５°Ｃ／相対湿度３０％まで、１０分間で勾配を付けて移行する。
ステップ２．  ８時間にわたって、２５°Ｃ／相対湿度３０％を保つ（冷涼、乾燥のステップ）。
ステップ３．  ３５°Ｃ／相対湿度９５％まで、１０分間で勾配を付けて移行する。
ステップ４．  ８時間にわたって、３５°Ｃ／相対湿度９５％を保つ（高温、湿潤のステップ）。
ステップ５．  −５４°Ｃ／相対湿度不制御まで、１０分間で勾配を付けて移行する。
ステップ６．  ８時間にわたって、−５４°Ｃ／相対湿度不制御を保つ（極低温のステップ）。
【０１０９】
４．  機械的屈曲
極低温のステップの最後の３時間中に、動的装置内で、８mmの移動量を用いて０．１Ｈでパネルをゆっくりと屈曲させる。５００周期にわたって屈曲させる。６周期にわたって、または試験用パネルが破損するまで、複合効果試験を繰り返す。
【０１１０】
５．  試験後のパネルの特性評価
テストの完了後、全て良好な双極電極接続のＥＩＳを、フルに１スイープ実施する。
チャンバからパネルを取り外し、標準的な実験室条件内に、最短２４時間放置する。
周囲実験室条件において、全ての双極ＥＩＳ測定を繰り返す。
これで試験が終了する。
【０１１１】
本明細書に記載の装置及び方法を用いた一試験において、アルミニウム基板と、ノッチ付き間隙と、（１つ以上の導電層を有する）多層式被覆システムと、埋め込み式センサとを有する、模擬ラップジョイントパネルが、極低温の維持を含む環境への周期的曝露と同時に行う動的な機械的屈曲からなる、周期的試験プロトコルに供された。この試験の目的は、テストパネルが、周期的な環境への曝露及び氷点下温度における動的な機械的屈曲を含む複数のストレス要因を同時に受ける際の、被覆スタックアップの劣化を調査することであった。対象とする劣化モードは、被覆スタックアップを通る水分の拡散、（被覆インピーダンスによって測定される）導電層内における亀裂の形成、並びに、ノッチ付き間隙上に生じる亀裂の形成及び成長である。
【０１１２】
これらのメカニズムを開始するために、試験パネルは、３つの設定点の間の環境周期に供された。３つの設定点とは、３５°Ｃ／相対湿度（ＲＨ）９５％の高温高湿条件に８時間、−５４°Ｃの極低温（非制御の周囲湿度）に８時間、２５°Ｃ／３０％ＲＨの低温乾燥条件に８時間である（図８）。パネルは、極低温ステップの終了時には、５００周期の動的屈曲を受けた（図８）。屈曲は、８ｍｍの移動距離で行われた。これは、間隙に対する１％のひずみと同等である。導電層（電極Ｌ１−Ｒ１）及びスタックアップ（電極Ｌ３−Ｓ／Ｒ３−Ｓ）の連続インピーダンスによって、被覆劣化がモニタリングされた。温度／湿度の周期実施中、及び凍結条件における屈曲中の双方で、その場におけるＥＩＳの測定を介して、導電層の亀裂がモニタリングされた。
【０１１３】
測定された被覆インピーダンスは、−５４°Ｃへの凍結によって低下し、加熱によって上昇した（図９）。パネルが−５４°Ｃで屈曲され、間隙を横切ってひずみが加えられたときに、インピーダンスの急激な上昇が測定された（図９、破線の四角内）。しかし、パネルが屈曲されていない期間中にはインピーダンスは低下し、基礎値近くまで戻った。数日にわたって周期を実施した後、インピーダンスの基礎値はわずかに上昇した。理論に束縛されるものではないが、間隙のパネル上のひずみが解放されると、導電層内の導電性粒子が、被覆の亀裂部分にわたる接触を再確立することが可能になるという仮説を立てることができる。しかし、この限界到達未満の損傷が何周期かにわたって蓄積されるにつれて、被覆は完全に回復することができなくなる。
【０１１４】
概して、本開示の装置及び方法は、極低温条件及び高温条件に適切な制御試験環境、並びにパネル、２つ以上のパネルの間の被覆済みラップジョイント、翼と胴体の組立部、またはこれらの組み合わせなどといった航空機の材料システムといった様々な材料システムに関する、被覆劣化及び／または腐食といった材料性能のモニタリングを提供する。本開示の材料システム、装置、及び方法は、極低温条件下及び高温条件下といった、制御して曝露される環境内における、運航中の現実世界の故障モード及び故障メカニズムを再現する機能を提供する。
【０１１５】
本開示の装置内における材料システムの機械的屈曲の結果、材料システムの腐食は増進し、被覆性能は低下し得る。機械的ストレスと環境的ストレスの複合効果が結合して、現実世界環境における航空機パネルといった材料システムが受ける被覆破損及び／または腐食をより正確に再現する、低下が引き起こされる。その結果、本開示の方法及び装置によって、極低温条件及び高温条件といった航空機の現実世界における利用中に、航空機の材料システムに見られる被覆損傷、及び／または腐食が、より正確にシミュレートされる。本開示の材料システム、方法、および装置によって、スタンドアロンの材料システム及び材料層間の界面の、被覆のインピーダンス及び腐食の試験が可能になる。この試験によって、材料システムが航空機の一部として使用されている間の、パネルといった材料システムが受ける劣化が、より正確に表現される。本開示の材料システム、方法、および装置は、不規則な飛行固有のひずみプロファイルの再現をさらに提供する。それによって、航空機の材料システムの、予測的調査及び法科学的調査の改良が実施され得る。
【０１１６】
本開示の材料システム、方法、及び装置は、屋外曝露中、の被覆の電気化学的モニタリング、環境チャンバ内の加速試験、及び使用中の（例えばその場における）材料システムの電気化学的モニタリングを提供する。その場における電気化学的モニタリングによって、材料システムを目視点検することなしに材料システムの完全性の評価が提供され、材料システムを屈曲及び／または環境条件に曝露するために停止することは必要とされない。
【０１１７】
以上は本開示の態様を対象としているが、本開示の他の態様及びさらなる態様は、その基本的な範囲を逸脱しない限り、考案してもよい。さらに、上記はパネル、２つ以上のパネルの間の被覆済みラップジョイント、及び翼と胴体の組立部といった、航空機材料システムといった、材料システムを対象としているが、本開示の諸態様は、航空宇宙産業、自動車産業、海洋産業、エネルギー産業などで使用される、多要素型の材料システムといった、航空機に関連付けられていない他の材料システムを対象とし得る。
【図１】
2020118670.tif 000003
【図２】
2020118670.tif 000004
【図３】
2020118670.tif 000005
【図４】
2020118670.tif 000006
【図５】
2020118670.tif 000007
【図６】
2020118670.tif 000008
【図７Ａ】
2020118670.tif 000009
【図７Ｂ】
2020118670.tif 000010
【図７Ｃ】
2020118670.tif 000011
【図８】
2020118670.tif 000012
【図９】
2020118670.tif 000013
【外国語明細書】
2020118670000001.pdf
2020118670000002.pdf
2020118670000003.pdf
2020118670000004.pdf