Fabrican una piel inteligente que advierte daños en edificios

Conforme apuntan los estudiosos en su estudio publicado en Scientific Reports, muchos casos de fallos estructurales en edificios, puentes, navíos y aeroplanos están muy relacionados con la concentración de tensiones. La medición de la deformación es un indicador directo de la existencia de tensiones, por lo que es vital cuando se quiere saber de qué manera es la salud estructural de un determinado elemento.

La nueva piel inteligente es el componente primordial de S4, un sistema de monitorización óptica que no precisa contacto físico. Hasta el momento, las tensiones estructurales se han medido empleando dos tecnologías, una con contacto y otra sin él.

En la detección por contacto se emplean sensores piezoresistivos y de fibra con reja de Bragg (FBG) que se ponen en las propias estructuras que se quieren medir. Tanto los sensores piezoresistivos como los FBG miden la deformación en una dirección, lo que hace que se encarezca el costo y se consiga un resultado peor cuando se quiere conseguir un mapeo de la deformación de todo el campo. Sí que son útiles cuando ya se tiene un conocimiento anterior de las áreas en las que se concentran las tensiones pues así se ponen en el lugar preciso.

Las técnicas de detección de la deformación sin contacto tienen, por su lado, dos ventajas esenciales. La primera es que no se requieren conexiones eléctricas o de fibra óptica entre los sensores y el dispositivo de medición. La segunda es que muestran la distribución de la deformación en una zona bidimensional de interés, lo que es esencial para la detección de daños y los estudios del comportamiento de las fracturas. En la detección sin contacto se usa básicamente el sistema DIC o de relación digital de imágenes. Este sistema sirve para equiparar fotografías que se han ido tomando a lo largo del tiempo de superficies con “motas” engastadas. Los estudiosos aseveran que el sistema S4 puede ser aun mejor que el DIC mas que los dos pueden marchar de manera perfecta juntos.

Lo que han hecho los científicos de la Universidad de Rice es añadir la técnica S4 y la DIC en un solo sistema, la piel inteligente. La piel artificial tiene 3 capas, las que se configuran dependiendo de la superficie que se desee cubrir. Por lo general, primero se da una capa opaca que contiene las manchas DIC. Después se aplica una segunda capa que es un poliuretano transparente que aísla la base de los nanotubos. La tercera capa, que es la de detección de los nanotubos, es de tolueno. Este componente se evapora, lo que hace que la capa de detección sea de un grosor menor que una micra. A fin de que la piel dure más años, se puede aplicar una última capa protectora.

El sistema de detección de tensiones precisa asimismo un dispositivo lector, un láser de pequeño tamaño que estimule los nanotubos. Asimismo es preciso un espectrómetro portátil para querer si se tensan o no.

Referencia: Meng, W., Pal, A., Bachilo, S.M. et al. dos mil veintidos. Next-generation 2D optical strain mapping with strain-sensing smart skin compared to digital image correlation. Scientific Reports. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-veintidos-quince mil trescientos treinta y dos-1

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