I ricercatori hanno sviluppato un elastico, cerotto flessibile che potrebbe facilitare l'esecuzione di immagini ecografiche su strutture di forma strana, come parti del motore, turbine, gomiti del tubo del reattore e binari ferroviari:oggetti difficili da esaminare utilizzando apparecchiature a ultrasuoni convenzionali.

Il cerotto a ultrasuoni è uno strumento versatile e più conveniente per ispezionare la macchina e le parti dell'edificio alla ricerca di difetti e danni in profondità sotto la superficie. Un team di ricercatori guidati da ingegneri dell'Università della California a San Diego ha pubblicato lo studio nel numero del 23 marzo di Progressi scientifici .

Il nuovo dispositivo supera una limitazione degli odierni dispositivi a ultrasuoni, difficili da usare su oggetti che non hanno superfici perfettamente piane. Le sonde ecografiche convenzionali hanno basi piatte e rigide, che non può mantenere un buon contatto durante la scansione attraverso curve, ondulato, superfici angolate e altre irregolari. Questa è una limitazione considerevole, disse Sheng Xu, un professore di nanoingegneria presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering e l'autore corrispondente dello studio. "Le superfici non planari sono prevalenti nella vita di tutti i giorni, " Egli ha detto.

"Gomiti, angoli e altri dettagli strutturali sono le aree più critiche in termini di cedimento:sono aree ad alto stress, " disse Francesco Lanza di Scalea, un professore di ingegneria strutturale presso l'UC San Diego e coautore dello studio. "Rigido convenzionale, le sonde piatte non sono ideali per l'imaging di imperfezioni interne all'interno di queste aree."

Gel, olio o acqua vengono in genere utilizzati per creare un contatto migliore tra la sonda e la superficie dell'oggetto che sta esaminando. Ma troppe di queste sostanze possono filtrare alcuni dei segnali. Anche le sonde ecografiche convenzionali sono ingombranti, rendendoli poco pratici per l'ispezione di parti di difficile accesso.

"Se il motore di un'auto ha una crepa in un punto difficile da raggiungere, un ispettore dovrà smontare l'intero motore e immergere le parti in acqua per ottenere un'immagine 3D completa, " disse Xu.

Ora, un team guidato dalla UC San Diego ha sviluppato una sonda a ultrasuoni morbida che può funzionare su superfici di forma strana senza acqua, gel o olio.

La sonda è un sottile cerotto di elastomero siliconico modellato con quella che viene chiamata una struttura a "ponte dell'isola". Si tratta essenzialmente di una serie di piccole parti elettroniche (isole) collegate ciascuna da strutture a molla (ponti). Le isole contengono elettrodi e dispositivi chiamati trasduttori piezoelettrici, che producono onde ultrasoniche quando l'elettricità li attraversa. I ponti sono fili di rame a forma di molla che possono allungarsi e piegarsi, consentendo alla patch di conformarsi a superfici non planari senza compromettere le sue funzioni elettroniche.

I ricercatori hanno testato il dispositivo su un blocco di alluminio con una superficie ondulata. Il blocco conteneva difetti da due a sei centimetri sotto la superficie. I ricercatori hanno posizionato la sonda in vari punti della superficie ondulata, dati raccolti e quindi ricostruito le immagini utilizzando un algoritmo di elaborazione dati personalizzato. La sonda è stata in grado di visualizzare i fori e le crepe larghi 2 millimetri all'interno del blocco.

"Sarebbe bello poter attaccare questa sonda a ultrasuoni su un motore, ala di aeroplano o diverse parti di un ponte per monitorare continuamente eventuali crepe, " ha detto Hongjie Hu, un dottorato di ricerca in scienze dei materiali e ingegneria. studente alla UC San Diego e co-primo autore dello studio.

Il dispositivo è ancora in fase di proof-of-concept. Non fornisce ancora immagini in tempo reale. Deve anche essere collegato a una fonte di alimentazione e a un computer per elaborare i dati. "Nel futuro, speriamo di integrare sia l'alimentazione che una funzione di elaborazione dati nella sonda a ultrasuoni morbida per abilitare il wireless, imaging e video in tempo reale, " disse Xu.