研究人员开发了一种可伸缩，灵活的贴片，可以更容易地对奇形结构进行超声成像，例如发动机零件，涡轮机，反应堆管道弯头和铁路轨道 - 使用传统超声设备难以检查的物体。
所述超声补丁来检查缺陷机和建筑部件和深的表面下损伤一个通用，更方便的工具。由加州大学圣地亚哥分校的工程师领导的研究小组在3月23日出版的“ 科学进展”杂志上发表了这项研究。
新设备克服了当今超声设备的局限性，这些设备难以在没有完美平坦表面的物体上使用。传统的超声波探头具有平坦且刚性的基部，当扫描弯曲的，波状的，成角度的和其他不规则表面时，这些基部不能保持良好的接触。这是一个相当大的限制，加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院的纳米工程教授，该研究的通讯作者徐旭说。“非平面表面在日常生活中很普遍，”他说。
“肘部，角落和其他结构细节恰好是失败方面最关键的区域 - 它们是高应力区域，”加州大学圣地亚哥分校结构工程教授，该研究的共同作者Francesco Lanza di Scalea说。“传统的刚性扁平探头不适合在这些区域内成像内部缺陷。”
凝胶，油或水通常用于在探针和它正在检查的物体表面之间产生更好的接触。但过多的这些物质可以过滤掉一些信号。传统的超声波探头也很庞大，这使得它们对于检查难以接近的部件是不切实际的。
“如果汽车发动机在难以到达的位置有裂缝，检查员将需要拆开整个发动机并将部件浸入水中以获得完整的3D图像，”徐说。
现在，由加州大学圣地亚哥分校领导的团队开发了一种软超声探头，可以在没有水，凝胶或油的奇形状表面上工作。
探头是一层薄薄的有机硅弹性体，采用所谓的“岛桥”结构。这基本上是一系列小型电子部件(岛)，每个部分由弹簧状结构(桥)连接。这些岛包含称为压电换能器的电极和装置，当电流通过时会产生超声波。这些桥是弹簧形的铜线，可以拉伸和弯曲，使贴片符合非平面表面，而不会影响其电子功能。
研究人员在具有波状表面的铝块上测试了该装置。该块包含表面下2至6厘米的缺陷。研究人员将探头放在波浪表面的不同位置，收集数据，然后使用定制的数据处理算法重建图像。探头能够对块内的2毫米宽的孔和裂缝进行成像。
“能够将这种超声波探头固定在发动机，飞机机翼或桥梁的不同部位，以便持续监测任何裂缝，这将是一件好事，”材料科学与工程博士胡宏杰说。加州大学圣地亚哥分校的学生和该研究的共同第一作者。
该设备仍处于概念验证阶段。它还没有提供实时成像。它还需要连接到电源和计算机来处理数据。“未来，我们希望将功率和数据处理功能集成到软超声探头中，以实现无线，实时成像和视频，”徐说。