Криминалистическая материаловедение - Forensic materials engineering - Wikipedia

Криминалистическая материаловедение, филиал судебная экспертиза, фокусируется на вещественных доказательствах с места преступления или происшествия, выявляя дефекты в тех материалах, которые могли бы объяснить, почему произошел несчастный случай, или источник конкретного материала для установления личности преступника. В исследованиях могут использоваться многие аналитические методы, используемые для идентификации материала, причем точный набор определяется природой рассматриваемого материала, будь то металл, стекло, керамика, полимер или же составной. Важным аспектом является анализ отслеживать доказательства Такие как следы заноса на открытых поверхностях, где контакт между разнородными материалами оставляет следы одного материала на другом. При условии, что следы могут быть успешно проанализированы, часто можно реконструировать происшествие или преступление. Другой целью будет определение причины поломки компонента с помощью техники фрактография.

Металлы и сплавы

Коленчатый вал усталость перелом

Металлические поверхности можно анализировать разными способами, в том числе с помощью спектроскопия и EDX используется во время сканирующая электронная микроскопия. Природу и состав металла обычно можно установить путем разрезания и полировки основной массы, а также исследования плоского участка с помощью оптическая микроскопия после травление Растворы были использованы для обеспечения контраста сечения между составляющими сплава. Такие решения (часто кислота ) предпочтительно атакуют поверхность, таким образом изолируя элементы или включения одного состава, что позволяет их видеть гораздо более четко, чем на полированной, но необработанной поверхности. Металлография это рутинный метод исследования микроструктура металлов, но также может применяться к керамике, стеклу и полимерам. SEM часто может иметь решающее значение при определении режимов отказов путем исследования поверхностей излома. Происхождение трещины можно определить и оценить, как она выросла, например, чтобы различить перегрузка отказ от усталость. Однако часто усталостные трещины легко отличить от отказов из-за перегрузки по недостаточной пластичности и наличию области быстрого роста трещины и области медленного роста трещины на поверхности излома. Коленчатый вал Например, усталость является обычным видом отказа деталей двигателя. В примере показаны всего две такие зоны: медленная трещина в основании и быстрая наверху.

Керамика и стекло

Хрупкое разрушение в стекло

Твердые продукты, такие как керамика керамика и стекло лобовое стекло можно изучать с помощью того же SEM методы, используемые для металлов, особенно ESEM проводится при низком вакууме. Поверхности изломов являются особенно ценными источниками информации, потому что такие особенности поверхности, как штриховки, позволяют определить происхождение или происхождение трещин. Анализ особенностей поверхности проводится с использованием фрактография.

Затем положение источника можно сопоставить с вероятными нагрузками на продукт, чтобы, например, показать, как произошла авария. Осмотр пулевых отверстий часто может показать направление движения и энергию удара, а также способ анализа обычных стеклянных изделий, таких как бутылки, чтобы определить, были ли они случайно или намеренно разбиты в результате преступления или аварии. Такие дефекты, как инородные частицы, часто возникают вблизи или в начале критической трещины, и их можно легко идентифицировать с помощью ESEM.

Полимеры и композиты

хлор атака ацетальная смола сантехническое соединение

Термопласты, термореактивные материалы, и композиты можно проанализировать с помощью FTIR и УФ-спектроскопия а также ЯМР и ESEM. Неисправные образцы могут быть растворены в подходящем растворителе и исследованы напрямую (УФ, ИК и ЯМР спектроскопия) или в виде тонкой пленки, отлитой из растворителя или вырезанной с использованием микротомия из твердого продукта. Метод нарезки предпочтительнее, поскольку нет никаких осложнений, связанных с абсорбцией растворителя, а целостность образца частично сохраняется. Продукты с трещинами можно исследовать с помощью фрактография, особенно полезный метод для всех сломанных компонентов с использованием макрофотография и оптическая микроскопия. Хотя полимеры обычно обладают совершенно разными свойствами по сравнению с металлами и керамикой, они так же подвержены разрушению из-за механическая перегрузка, усталость и коррозионное растрескивание под напряжением если продукты плохо спроектированы или изготовлены. Многие пластмассы подвержены воздействию активных химикатов, таких как хлор, присутствуют в небольших количествах в питьевой воде, особенно если литье под давлением неисправны.

ESEM особенно полезен для предоставления элементный анализ от просматриваемых частей исследуемого образца. По сути, это техника микроанализ и ценен для изучения отслеживать доказательства. С другой стороны, отсутствует цветопередача, и отсутствует информация о том, каким образом эти элементы связаны друг с другом. Образцы будут подвергаться воздействию вакуума, поэтому любые летучие вещества могут быть удалены, а поверхности могут быть загрязнены веществами, используемыми для прикрепления образца к оправе.

Эластомеры

Озон растрескивается Натуральная резина трубка

Резиновые изделия часто являются критически важными для безопасности частями машин, поэтому отказ часто может привести к несчастным случаям или потере работы. Неисправные продукты можно исследовать с помощью многих обычных полимерных методов, хотя это сложнее, если образец вулканизированный или же сшитый. Ослабленное полное отражение ИК-спектроскопия полезно, потому что продукт обычно гибкий, поэтому его можно прижать к селен кристалл, используемый для анализа. Простые тесты на набухание также могут помочь определить эластомер используется в продукте. Часто лучшая техника ESEM с помощью установки рентгеноэлементного анализа на микроскопе. Хотя метод предоставляет только элементный анализ, это может дать ключ к разгадке идентичности исследуемого эластомера. Таким образом, наличие значительного количества хлор указывает полихлоропрен в то время как наличие азот указывает нитрильный каучук. Этот метод также полезен для подтверждения растрескивание озона большим количеством кислород присутствует на потрескавшихся поверхностях. Озон воздействует на чувствительные эластомеры, такие как натуральная резина, нитрильный каучук и полибутадиен и связанные сополимеры. Такие эластомеры содержат двойные связи в своих основных цепях, группа, которая подвергается атаке во время озонолиз.

Проблема возникает, когда небольшие концентрации озон газ присутствует вблизи открытых поверхностей из эластомера, таких как Уплотнительные кольца и мембранные разделители. Изделие должно находиться в растянутом состоянии, но для разрушения достаточно только очень малых деформаций.

Смотрите также

Прикладная спектроскопия Хрупкость Косвенные улики Криминалистическая инженерия Судебная полимерная инженерия Криминалистика Перелом Фрактография

Механика разрушения Растрескивание озона Деградация полимера Знак заноса Коррозионное растрескивание под напряжением Следы доказательств

Рекомендации

• Льюис, Питер Рис, Рейнольдс, K, Gagg, C, Криминалистическая инженерия материалов: примеры из практики, CRC Press (2004).
• Льюис, Питер Рис Криминалистическая полимерная инженерия: Почему полимерные продукты не работают, 2-е издание, Woodhead / Elsevier (2016).