Fleksibel ultralydsplaster kan gøre det lettere at inspicere skader i ulige formede strukturer

Forskere har udviklet en strækbar, fleksibel patch, der kan gøre det lettere at udføre ultralydsbilleddannelse på ulige formede strukturer, såsom motordele, møller, reaktorrørbuer og jernbanespor - objekter, der er vanskelige at undersøge ved hjælp af konventionelt ultralydsudstyr.

Ultralydsplasteret er et alsidigt og mere praktisk værktøj til at inspicere maskine og bygningsdele for fejl og skader dybt under overfladen. Et team af forskere ledet af ingeniører ved University of California San Diego offentliggjorde undersøgelsen i 23. marts -udgaven af Videnskab fremskridt .

Den nye enhed overvinder en begrænsning af nutidens ultralydsenheder, som er vanskelige at bruge på objekter, der ikke har helt flade overflader. Konventionelle ultralydsonder har flade og stive baser, som ikke kan opretholde god kontakt ved scanning på tværs af buede, bølget, vinklede og andre uregelmæssige overflader. Det er en betydelig begrænsning, sagde Sheng Xu, en professor i nanoengineering ved UC San Diego Jacobs School of Engineering og undersøgelsens tilsvarende forfatter. "Ikke -plane overflader er udbredt i hverdagen, " han sagde.

"Albuer, hjørner og andre strukturelle detaljer er tilfældigvis de mest kritiske områder med hensyn til fiasko - det er områder med høj belastning, "sagde Francesco Lanza di Scalea, en professor i konstruktionsteknik ved UC San Diego og medforfatter af undersøgelsen. "Konventionel stiv, flade sonder er ikke ideelle til billeddannelse af indre ufuldkommenheder inde i disse områder. "

Gel, olie eller vand bruges typisk til at skabe bedre kontakt mellem sonden og overfladen af ​​objektet, den undersøger. Men for meget af disse stoffer kan filtrere nogle af signalerne. Konventionelle ultralydssonder er også omfangsrige, hvilket gør dem upraktiske til inspektion af svært tilgængelige dele.

"Hvis en bilmotor har en revne på et svært tilgængeligt sted, en inspektør skal skille hele motoren fra hinanden og nedsænke delene i vand for at få et fuldt 3D -billede, "Sagde Xu.

Nu, et UC San Diego-ledet team har udviklet en blød ultralydssonde, der kan arbejde på ulige formede overflader uden vand, gel eller olie.

Sonden er en tynd plet af silikoneelastomer mønstret med det, der kaldes en "ø-bro" -struktur. Dette er i det væsentlige en række små elektroniske dele (øer), der hver især er forbundet med fjederlignende strukturer (broer). Øerne indeholder elektroder og anordninger kaldet piezoelektriske transducere, som producerer ultralydsbølger, når elektricitet passerer gennem dem. Broerne er fjederformede kobbertråde, der kan strække og bøje, tillader plasteret at passe til ikke -plane overflader uden at gå på kompromis med dets elektroniske funktioner.

Forskere testede enheden på en aluminiumsblok med en bølget overflade. Blokken indeholdt defekter to til seks centimeter under overfladen. Forskere placerede sonden forskellige steder på den bølgede overflade, indsamlede data og rekonstruerede derefter billederne ved hjælp af en tilpasset databehandlingsalgoritme. Sonden var i stand til at forestille sig de 2 millimeter brede huller og revner inde i blokken.

"Det ville være rart at kunne sætte denne ultralydssonde på en motor, flyvinge eller forskellige dele af en bro for løbende at overvåge eventuelle revner, "sagde Hongjie Hu, en materialevidenskab og teknik Ph.D. studerende ved UC San Diego og medforfatter af undersøgelsen.

Enheden er stadig på proof-of-concept-stadiet. Det giver endnu ikke billeddannelse i realtid. Det skal også tilsluttes en strømkilde og en computer for at behandle data. "I fremtiden, vi håber at integrere både strøm og en databehandlingsfunktion i den bløde ultralydssonde for at muliggøre trådløs, real-time billeddannelse og videooptagelse, "Sagde Xu.