De nombreux bâtiments industriels, y compris les centrales nucléaires et les usines chimiques, s'appuyer sur des instruments à ultrasons qui surveillent en permanence l'intégrité structurelle de leurs systèmes sans endommager ou altérer leurs caractéristiques. Une nouvelle technique s'appuie sur la technologie laser et la suie de bougie pour générer des ondes ultrasonores efficaces pour les tests et l'évaluation non destructifs.

Une équipe de chercheurs utilise des tests non destructifs par ultrasons (CND) qui consistent à amplifier le signal d'une source laser photoacoustique à l'aide d'un patch absorbant le laser fabriqué à partir d'un réseau de nanoparticules de suie de bougie et de polydiméthylsiloxane. Ils discutent de leur travail cette semaine Lettres de physique appliquée .

L'approche marque l'un des premiers systèmes CND qui combine des éléments de test par ultrasons avec et sans contact. Les résultats de la génération de telles ondes ultrasonores avec le patch photoacoustique démontrent la promesse de la large gamme d'applications sans contact pour les END.

"La méthode CND basée sur le laser présente les avantages d'une mesure indépendante de la température et d'une large gamme de zones de surveillance en modifiant facilement la position des appareils, " a déclaré Taeyang Kim, un auteur sur le papier. "Cette technique fournit une méthode très flexible et simple pour la génération sans contact et à distance d'ondes de surface ultrasonores."

Des ondes ultrasonores peuvent être produites lorsqu'un laser à haute puissance frappe une surface. La chaleur produite par les impulsions induit un motif d'expansion et de compression sur la zone éclairée, produisant un signal ultrasonore. Les vagues produites, appelés vagues d'agneau, puis voyage à travers le matériau comme une onde élastique.

Le groupe a utilisé les nanoparticules de suie de bougie associées à du polydiméthylsiloxane pour absorber le laser. Ils se sont tournés vers la suie de bougie car elle est facilement disponible et efficace pour absorber les lasers et peut produire l'expansion élastique nécessaire pour effectuer la conversion photoacoustique qui génère l'onde de Lamb.

En plaçant la particule dans le patch dans un line array, ils ont pu réduire la bande passante des ondes, filtrer les signaux d'ondes indésirables et augmenter la précision analytique. Les chercheurs ont opté pour un système de détection en aluminium pour le transducteur récepteur.

Le patch a plus que doublé l'amplitude par rapport aux conditions sans patch et a confirmé qu'il produisait une bande passante plus étroite que les autres conditions.

Kim a dit que la question de savoir comment la durabilité de l'approche dans un environnement industriel demeure, ainsi que les performances des patchs sur les surfaces courbes et rugueuses.

"Les nouveaux systèmes CND attireront plus d'attention pour explorer les matériaux optimaux pour le patch ou diverses applications pour les industries CND, " il a dit.

Prochain, l'équipe cherche à tester le système dans des scénarios d'essais non destructifs à haute température.