Matrizes de transdutor ultrassônico extensível para imagens tridimensionais em superfícies complexas
Dispositivo de ultrassom elástico e flexível desenvolvido pela Universidade da Califórnia em San Diego.
Crédito: Hongjie Hu
Pesquisadores da Universidade da Califórnia (UC) em San Diego, desenvolveram um adesivo flexível que pode facilitar a execução de imagens de ultrassom em estruturas de formas estranhas, como peças de motores, turbinas, cotovelos de reatores e trilhos – objetos difíceis de serem examinados com o uso de equipamentos de ultrassom convencionais.
O adesivo é uma ferramenta versátil e mais conveniente para inspecionar peças de máquinas e de construção quanto a defeitos e danos profundos abaixo da superfície. A equipe de pesquisadores publicou o estudo na edição de 23 de março da revista Science Advances.
O novo dispositivo supera uma limitação dos dispositivos de ultrassom atuais, que são difíceis de usar em objetos que não possuem superfícies perfeitamente planas. As sondas de ultrassons convencionais têm bases planas e rígidas, que não conseguem manter um bom contato ao digitalizar em superfícies curvas, onduladas, em ângulo e outras superfícies irregulares. Essa é uma limitação considerável, disse Sheng Xu, professor de nanoengenharia e autor correspondente do estudo. “As superfícies não planares são predominantes na vida cotidiana”, disse ele.
“Cotovelos, cantos e outros detalhes estruturais são as áreas mais críticas em termos de falhas – elas são áreas de alta tensão”, disse Francesco Lanza di Scalea, professor de engenharia estrutural da UC San Diego e co-autor do estudo. “Sondas planas rígidas convencionais não são ideais para imagens de imperfeições internas dentro dessas áreas.”
Gel, óleo ou água são normalmente usados para criar um melhor contato entre a sonda e a superfície do objeto que está sendo examinado. Mas muitas dessas substâncias podem filtrar alguns dos sinais. As sondas de ultrassons convencionais também são volumosas, tornando-as impraticáveis para inspeção de peças de difícil acesso.
“Se um motor de carro tem uma rachadura em um local de difícil acesso, um inspetor precisará desmontar todo o motor e mergulhar as peças na água para obter uma imagem 3D completa”, disse Xu.
Agora, uma equipe liderada pela UC San Diego desenvolveu uma sonda de ultrassom macia que pode trabalhar em superfícies de formas estranhas sem água, gel ou óleo.
A sonda é um fino retalho de elastômero de silicone modelado com o que é chamado de estrutura de “ponte de ilha”. Isso é essencialmente uma matriz de pequenas partes eletrônicas (ilhas) que são conectadas por estruturas semelhantes a uma mola (pontes). As ilhas contêm eletrodos e dispositivos chamados transdutores piezelétricos, que produzem ondas de ultrassom quando a eletricidade passa por eles. As pontes são fios de cobre em forma de mola que podem se esticar e dobrar, permitindo que o dispositivo se adapte a superfícies não planas sem comprometer suas funções eletrônicas.
Os pesquisadores testaram o dispositivo em um bloco de alumínio com uma superfície ondulada. O bloco continha defeitos de 2 a 6 centímetros abaixo da superfície. Os pesquisadores colocaram a sonda em vários pontos da superfície ondulada, coletaram dados e depois reconstruíram as imagens usando um algoritmo de processamento de dados personalizado. A sonda foi capaz de fazer imagens dos furos de 2 milímetros de largura e rachaduras dentro do bloco.
O dispositivo ainda está no estágio de prova de conceito. Ainda não fornece imagens em tempo real. Ele também precisa estar conectado a uma fonte de energia e a um computador para processar dados. “No futuro, esperamos integrar tanto a energia quanto a função de processamento de dados na sonda de ultrassom suave para permitir a geração de imagens e vídeo sem fio em tempo real”, disse Xu.
Para mais informações acesse: http://advances.sciencemag.org/content/4/3/eaar3979