Après des mois de développement de produits, Les ingénieurs de l'Université du Nebraska-Lincoln quittent refuge pour tester leur prototype en haute mer.

Avec le soutien de l'Office of Naval Research de l'US Navy, Yongfeng Lu du Nebraska a développé un système laser qui prévient et répare la corrosion sur les navires à parois en aluminium. Après avoir accompli de nombreuses étapes importantes du projet, rendant le laser plus portable, plus simple à utiliser et plus sûre que les méthodes existantes, son équipe approche de ses plus grands débuts à ce jour.

Cet automne, ils testeront le laser à bord d'un navire de la Marine entièrement opérationnel. C'est le point culminant d'un processus d'appel d'offres concurrentiel; en pool avec de nombreuses équipes du privé, l'équipe du Nebraska est l'une des rares à atteindre la phase de test finale.

"Nous rêvons d'un concept de 'chantier sur un navire', " dit Lou, professeur de génie électrique et informatique. « Le test à venir est une vitrine pour notre technologie et une étape finale. Nous sommes ravis de voir la science conduire à des améliorations techniques qui ajoutent de la valeur au monde réel.

Les navires en aluminium sont solides, mais les conditions en mer, y compris une exposition prolongée à l'eau salée et au soleil, peut entraîner de la corrosion et des fissures. Pour faire des réparations, les équipages doivent retourner dans un chantier naval, où les plaques endommagées sont retirées et les nouvelles sont soudées en place.

"Cette technologie a le potentiel de faire économiser à la Marine des millions de dollars en temps de chantier naval, ainsi que le temps perdu en mer, " a déclaré Airan Perez, agent de programme scientifique et technologique de la corrosion et du contrôle au Bureau de la recherche navale. « Alors que la Marine agrandit sa flotte de navires à coque en aluminium, cette technologie deviendra de plus en plus importante."

Le laser Nebraska traite l'aluminium en chauffant des zones ciblées, un procédé qui renforce les frontières microscopiques autour des nanoparticules d'aluminium, qui sont plus susceptibles de se corroder.

Il est assez petit pour être suspendu à un trépied d'appareil photo et se connecte à un contrôleur de la taille d'une boîte à chaussures avec un cordon en fibre.

Le laser génère son faisceau à l'intérieur du cordon de fibre sans utiliser de miroirs sensibles, ce qui le rend plus robuste lorsqu'il fonctionne en dehors d'un environnement de laboratoire contrôlé.

"Nous voulons que notre laser fonctionne pendant qu'un navire est en opération, car cela réduit le temps et les coûts, " dit Lu. " Cela signifie également que nous devons rendre notre système très léger, c'est là que les autres méthodes échouent."

Pour obtenir un système léger, l'équipe a stocké tous les programmes d'exploitation dans des puces électroniques au lieu d'un ordinateur - un projet d'ingénierie électrique complexe qui a abouti à un petit prototype facile à utiliser.

Les utilisateurs du laser ne font que quelques choix, comme le choix de l'épaisseur et du type de matériau, et la vitesse de traitement souhaitée. Avec ces entrées, le système sélectionne ensuite l'une des 30 "recettes" préprogrammées avec une longueur d'onde laser variable, Puissance, la fréquence, taille du faisceau, vitesse de balayage, pas et plus.

"C'est plus simple que d'utiliser un téléphone portable, avec seulement quelques boutons à appuyer, " Lu dit. "Nous essayons de minimiser le fardeau de l'utilisateur."

Dans le cadre de leur processus de développement de produits, l'équipe travaille avec NUtech Ventures, la filiale de commercialisation de la technologie de l'université, qui a déposé une demande de brevet pour la technologie. L'équipe de recherche suit également les tendances du marché et surveille les entreprises pertinentes, qui influence l'orientation de leurs recherches.

Lorsque l'équipe a commencé à rechercher son prototype actuel, le laser dont ils avaient besoin n'était pas encore disponible dans le commerce. Mais ils ont continué à développer les principes d'ingénierie sous-jacents à leur solution en attendant le produit commercial. Selon Lou, cette approche les aide à rester à la pointe de l'innovation et à rester compétitifs pour les opportunités de financement.

« Nous développons des procédés à base de lasers qui seront disponibles dans le futur, ce qui nous donne un avantage, " dit Lu. "Avec nos recherches, il y aura toujours de nouveaux matériaux et de nouveaux vaisseaux qui sortiront. Une bonne solution d'ingénierie doit évoluer avec la technologie et les besoins des utilisateurs."

Former la prochaine génération

La mentalité tournée vers l'avenir de Lu s'étend à son laboratoire, qui comprend des étudiants allant du lycée à l'école supérieure. Le laboratoire accueille chaque année deux ou trois stagiaires du secondaire; ces étudiants travaillent directement avec des lasers et apprennent comment les lasers modifient les surfaces à l'échelle nanométrique.

« Nous avons été félicités par le département américain de l'Énergie pour notre capacité à initier les élèves du secondaire aux carrières d'ingénieur et aux programmes d'études supérieures, " a déclaré Lu. "Nous nous concentrons également sur l'exposition des étudiants de premier cycle à différents domaines et les aidons à répondre :qu'est-ce que cela signifie d'être un programmeur ou un ingénieur en optique ?"

Étudiants diplômés, notamment les doctorants du laboratoire, assumer des rôles de leadership :gestion de projets, faciliter le travail d'équipe et aider à créer un environnement de travail positif. Lu met également l'accent sur la formation en communication pour les étudiants diplômés, qui apprennent à rédiger des mises à jour régulières pour les agences de financement et à discuter des progrès au cours des téléconférences.

"Notre laboratoire a de nombreux projets en cours en même temps, et les étudiants sont les leaders, " Lu a dit. " Nous avons besoin d'encore plus de leaders dans ce genre de science et technologie, mais je crois que l'avenir est radieux."