Molti edifici industriali, comprese le centrali nucleari e gli impianti chimici, si affidano a strumenti ad ultrasuoni che monitorano continuamente l'integrità strutturale dei propri sistemi senza danneggiarne o alterarne le caratteristiche. Una nuova tecnica si basa sulla tecnologia laser e sulla fuliggine delle candele per generare onde ultrasoniche efficaci per prove e valutazioni non distruttive.

Un team di ricercatori sta utilizzando test non distruttivi ad ultrasuoni (NDT) che implicano l'amplificazione del segnale da una sorgente laser fotoacustica utilizzando un cerotto che assorbe il laser costituito da una serie di nanoparticelle di fuliggine di candela e polidimetilsilossano. Discutono del loro lavoro in questa settimana Lettere di fisica applicata .

L'approccio segna uno dei primi sistemi NDT che combina elementi di test a ultrasuoni a contatto e senza contatto. I risultati della generazione di tali onde ultrasoniche con il cerotto fotoacustico dimostrano la promessa dell'ampia gamma di applicazioni senza contatto per NDT.

"Il metodo NDT basato su laser presenta i vantaggi della misurazione indipendente dalla temperatura e un'ampia gamma di aree di monitoraggio modificando facilmente la posizione dei dispositivi, " disse Taeyang Kim, un autore sulla carta. "Questa tecnica fornisce un metodo molto flessibile e semplice per la generazione senza contatto e remota di onde di superficie ultrasoniche".

Le onde ultrasoniche possono essere prodotte quando un laser ad alta potenza colpisce una superficie. Il calore prodotto dagli impulsi induce un pattern di espansione e compressione sull'area illuminata, producendo un segnale ultrasonico. Le onde prodotte, chiamate onde Agnello, quindi viaggiare attraverso il materiale come un'onda elastica.

Il gruppo ha utilizzato le nanoparticelle di fuliggine delle candele accoppiate con polidimetilsilossano per assorbire il laser. Si sono rivolti alla fuliggine delle candele perché è prontamente disponibile ed efficiente nell'assorbire i laser e può produrre l'espansione elastica necessaria per effettuare la conversione fotoacustica che genera l'onda di Lamb.

Posizionando la particella nella patch in un line array, sono stati in grado di restringere la larghezza di banda delle onde, filtrando i segnali d'onda indesiderati e aumentando la precisione analitica. I ricercatori hanno optato per un sistema di rilevamento in alluminio per il trasduttore ricevente.

La patch ha aumentato l'ampiezza di oltre il doppio rispetto alle condizioni senza la patch e ha confermato che produceva una larghezza di banda più stretta rispetto ad altre condizioni.

Kim ha detto che la domanda su come rimane la durabilità dell'approccio in un ambiente industriale, così come le prestazioni dei cerotti su superfici curve e ruvide.

"I nuovi sistemi NDT attireranno maggiore attenzione per esplorare i materiali ottimali per il cerotto o varie applicazioni per le industrie NDT, " Egli ha detto.

Prossimo, il team cerca di testare il sistema in scenari di test non distruttivi ad alta temperatura.