Ce extensible, un patch à ultrasons flexible pourrait faciliter l'inspection des dommages profondément à l'intérieur des structures de forme irrégulière, tels que les pièces de moteur, turbines, coudes de tuyaux de réacteur et voies ferrées - des objets difficiles à examiner à l'aide d'un équipement à ultrasons conventionnel. Crédit :Hongjie Hu
Les chercheurs ont mis au point un étirable, patch flexible qui pourrait faciliter la réalisation d'une échographie sur des structures de forme irrégulière, tels que les pièces de moteur, turbines, les coudes des tuyaux du réacteur et les voies ferrées - des objets difficiles à examiner à l'aide d'un équipement à ultrasons conventionnel.
Le patch à ultrasons est un outil polyvalent et plus pratique pour inspecter les pièces de machine et de construction à la recherche de défauts et de dommages profondément sous la surface. Une équipe de chercheurs dirigée par des ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego a publié l'étude dans le numéro du 23 mars de Avancées scientifiques .
Le nouvel appareil surmonte une limitation des appareils à ultrasons d'aujourd'hui, qui sont difficiles à utiliser sur des objets qui n'ont pas des surfaces parfaitement planes. Les sondes à ultrasons classiques ont des bases plates et rigides, qui ne peut pas maintenir un bon contact lors de la numérisation à travers une courbe, ondulé, surfaces inclinées et autres surfaces irrégulières. C'est une limite considérable, dit Sheng Xu, professeur de nano-ingénierie à la UC San Diego Jacobs School of Engineering et auteur correspondant de l'étude. "Les surfaces non planes sont répandues dans la vie quotidienne, " il a dit.
"Coudes, les coins et autres détails structurels sont les zones les plus critiques en termes de défaillance - ce sont des zones à fortes contraintes, " a déclaré Francesco Lanza di Scalea, professeur d'ingénierie structurelle à l'UC San Diego et co-auteur de l'étude. "Conventionnel rigide, les sondes plates ne sont pas idéales pour l'imagerie des imperfections internes à l'intérieur de ces zones."
Ce extensible, Le patch à ultrasons flexible peut facilement s'adapter aux surfaces de forme irrégulière telles que les coudes de tuyaux (à gauche) et les bords de roues (à droite) - des objets difficiles à sonder avec un équipement à ultrasons conventionnel. Crédit :Hongjie Hu
Gel, l'huile ou l'eau est généralement utilisée pour créer un meilleur contact entre la sonde et la surface de l'objet qu'elle examine. Mais trop de ces substances peuvent filtrer certains des signaux. Les sondes à ultrasons classiques sont également encombrantes, ce qui les rend peu pratiques pour l'inspection des pièces difficiles d'accès.
"Si un moteur de voiture a une fissure dans un endroit difficile à atteindre, un inspecteur devra démonter l'ensemble du moteur et immerger les pièces dans l'eau pour obtenir une image 3D complète, " dit Xu.
Maintenant, une équipe dirigée par l'UC San Diego a développé une sonde à ultrasons souple qui peut fonctionner sur des surfaces de forme irrégulière sans eau, gel ou huile.
La sonde est une mince pièce d'élastomère de silicone à motifs avec ce qu'on appelle une structure "en pont d'îles". Il s'agit essentiellement d'un ensemble de petites pièces électroniques (îlots) qui sont chacune reliées par des structures en forme de ressort (ponts). Les îlots contiennent des électrodes et des dispositifs appelés transducteurs piézoélectriques, qui produisent des ondes ultrasonores lorsque l'électricité les traverse. Les ponts sont des fils de cuivre en forme de ressort qui peuvent s'étirer et se plier, permettant au patch de se conformer à des surfaces non planes sans compromettre ses fonctions électroniques.
Ce extensible, un patch à ultrasons flexible pourrait faciliter l'inspection des dommages profondément à l'intérieur des structures de forme irrégulière, tels que les pièces de moteur, turbines, coudes de tuyaux de réacteur et voies ferrées - des objets difficiles à examiner à l'aide d'un équipement à ultrasons conventionnel. Crédit :Hongjie Hu
Les chercheurs ont testé l'appareil sur un bloc d'aluminium avec une surface ondulée. Le bloc contenait des défauts de deux à six centimètres sous la surface. Les chercheurs ont placé la sonde à divers endroits sur la surface ondulée, ont collecté des données, puis reconstruit les images à l'aide d'un algorithme de traitement de données personnalisé. La sonde a pu imager les trous et les fissures de 2 millimètres de large à l'intérieur du bloc.
"Ce serait chouette de pouvoir coller cette sonde à ultrasons sur un moteur, aile d'avion ou différentes parties d'un pont pour surveiller en permanence les éventuelles fissures, " dit Hongjie Hu, un doctorat en science et ingénierie des matériaux. étudiant à l'UC San Diego et co-premier auteur de l'étude.
L'appareil est encore au stade de la validation de principe. Il ne fournit pas encore d'imagerie en temps réel. Il doit également être connecté à une source d'alimentation et à un ordinateur pour traiter les données. "À l'avenir, nous espérons intégrer à la fois la puissance et une fonction de traitement des données dans la sonde à ultrasons souple pour permettre le sans fil, imagerie et vidéo en temps réel, " dit Xu.
