پوست مصنوعی برای شناسایی ترک و حفره‌های ریز روی سطح

وجود ترک در بال هواپیما، پل یا هر سازه‌ای می‌تواند منجر به فاجعه‌ شود؛ بنابراین شناسایی ترک‌ اهمیت زیادی دارد، به‌ویژه‌ این که بسیاری از این ترک‌ها با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند. استفاده از پوست مصنوعی با قابلیت حسگری ترک می‌تواند به حل این مشکل کمک کند؛ حسگری که در اثر تابش لیزر، وجود ترک را نشان می‌دهد.

اخیراً محققان دانشگاه رایس به رهبری بوریس وایس و ساتیش ناگاراجایا موفق به ساخت پوست مصنوعی دولایه‌ای شدند که در آن نانولوله‌های کربنی به کار برده شده‌است. این پوست پلیمری حاوی نانولوله‌های کربنی است که یک لایه‌ی شفاف محافظ روی آن قرار دارد. در این لایه‌ی شفاف سطحی، پلیمر به کار رفته‌است.

به دلیل وجود نانولوله‌کربنی در این پلیمر، این پوشش می‌تواند در اثر تابش لیزر، پرتو فلوئورسانس ایجاد کند. بسته به میزان فشار مکانیکی روی سطح، طول موج تابش فلوئورسانس متفاوت خواهد بود. بنابراین آنالیز طول موج مادون قرمز نزدیک نانولوله‌ها متناسب با فشار تغییر می‌کند. با استفاده از رصد طول موج نشر یافته از سطح، می‌توان فشار وارد شده روی سطح را آنالیز کرد.

این پوست مصنوعی روی بستر آلومینیوم آزمایش شده و نقاط ضعیف روی سطح آلومینیوم را به خوبی نشان داده‌است. محققان با استفاده از این نانوحسگر وجود حفره، نقطه یا ترک را روی سطح آلومینیوم شناسایی کردند. این حسگر قادر است میزان فشار و تنش وارد شده روی سطح را نشان داده و در نهایت نقاط ضعیف ساختار را نمایان کند.

یکی از مزیت‌های این فناوری، قدرت تفکیک بالای آن است. در حالی که در حسگرهای فشاری استاندارد میزان خوانش در مقیاس چند میلیمتر روی سطح است. این پوست مصنوعی می‌تواند تفاوت میان دو بخش با فاصله‌ی یک میلیمتر را شناسایی کند که از این نظر 20 برابر کوچکتر از قدرت تفکیک حسگرهای رایج است.

محققان در حال کار روی این فناوری هستند تا آن را برای استفاده‌ی تجاری بهبود دهند.