A veces, identificar la infraestructura en ruinas es tan difícil como arreglarla. Sin embargo, gracias a un material innovador desarrollado por investigadores de la Universidad de Tohoku, el proceso se ha simplificado.
El material responde a estímulos mecánicos registrando el historial de tensión a través de un efecto luminoso llamado resplandor. Esta información se almacena durante mucho tiempo y, al aplicar el material a las superficies de la estructura, los investigadores pueden observar cambios en la luz para determinar cuánta tensión ha experimentado el material.
“Lo que hace que nuestro material sea verdaderamente innovador es que puede producirse sin fuente de alimentación, equipos complejos ni observación in situ”, señala Chao-Nan Su, profesor de la Universidad de Tohoku y autor correspondiente del estudio. fácilmente con la tecnología IoT”.
En Japón, el envejecimiento de la infraestructura se ha convertido en un problema importante, lo que ha llevado a una mayor demanda de nuevas tecnologías de diagnóstico que prevengan accidentes y/o extiendan la vida útil de las estructuras.
Los materiales mecanoluminiscentes exhiben luz cuando se activan mecánicamente, y se han desarrollado tecnologías como la detección de grietas y la visualización de tensiones aplicando estos materiales a la superficie de las estructuras. Pero la luz sólo se puede observar en el momento de la estimulación mecánica y no se puede obtener información sobre la estimulación mecánica pasada.
Los investigadores han explorado varios materiales capaces de registrar historias de cargas mecánicas pasadas. Estos materiales suelen combinar un material luminiscente bajo tensión con un material fotosensible, creando un sistema en el que el material emite luz en respuesta a una tensión mecánica, y esta luz se puede almacenar y posteriormente liberar bajo tensión. El análisis se puede utilizar para reconstruir la historia. Sin embargo, estos materiales enfrentan varios desafíos: estructuras de capas complejas, reacciones oscuras y rendimiento de grabación a largo plazo. Además, si bien algunos fluoróforos muestran un historial de carga cuando se los somete a calor, su aplicación se ha limitado a materiales que pueden soportar altas temperaturas.
Xu y sus colegas descubrieron una forma sencilla y respetuosa con el medio ambiente de registrar la tensión utilizando Li dopado con Pr.0,12 por adelantado0,88 NbO3 (LNNO). Este LNNO tenía funcionalidad de registro mecánico, lo que significa que también podía recuperar eventos de estrés pasados.
Para recuperar información sobre tensiones pasadas, se aplica LNNO como un recubrimiento a la superficie de un objeto y luego se irradia con un soplete. Puede medirse mediante cámaras de resplandor o sensores de luz desarrollados por LNNO. El estudio demostró que la imagen del regusto coincide cuantitativamente con los resultados obtenidos mediante el análisis del método de elementos finitos. Además, la investigación confirmó que LNNO retuvo esta información de estrés incluso después de un período de cinco meses.
“Se espera que nuestros hallazgos superen la escasez de mano de obra y reduzcan los costos en la evaluación estructural”, añade Xu.
En el estudio participaron Tomoki Ichiyama, profesor asistente de la Universidad de Tohoku, junto con los estudiantes universitarios Taisei Atsumi y Koki Otonari. Yuki Fujio del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada y Su Guangzheng de la Universidad de Saga y la Universidad de Tohoku.
Los detalles de los hallazgos fueron publicados en la revista. Letras de Física Aplicada El 25 de abril de 2024.
