Matias Kagias fija una muestra en una pinza para posicionarla en el trayecto de los rayos X. Crédito:Instituto Paul Scherrer / Mahir Dzambegovic
Investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI han mejorado un método para la dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS) hasta tal punto que ahora se puede utilizar en el desarrollo o control de calidad de nuevos compuestos reforzados con fibra. Esto significa que en el futuro, Estos materiales pueden investigarse no solo con rayos X de fuentes especialmente potentes como Swiss Light Source SLS, pero también con los de los tubos de rayos X convencionales. Los investigadores han publicado sus resultados en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Los nuevos compuestos reforzados con fibra son cada vez más importantes como materiales estables y ligeros. Un ejemplo de este tipo de compuesto son los polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP), que se utilizan en la construcción de aeronaves o en la construcción de coches de carreras de Fórmula 1 y bicicletas deportivas. Las propiedades de estos materiales dependen en gran medida de cómo se alinean las diminutas fibras y cómo se disponen e incrustan en el material circundante. influir en la mecánica, óptico, o comportamiento electromagnético de los compuestos.
Para investigar la orientación de la fibra en tales compuestos, los investigadores deben mirar dentro de ellos. Se podría utilizar la dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS), explotando el hecho de que los rayos X se dispersan cuando penetran en la materia. El patrón de dispersión resultante se puede utilizar para obtener información sobre el interior de una muestra y potencialmente la orientación de las fibras. Sin embargo, Los métodos SAXS comunes tienen la desventaja de ser bastante lentos:puede llevar varias horas escanear muestras de un centímetro con la resolución requerida.
Matias Kagias (izquierda) y Marco Stampanoni frente al aparato con el que examinaron los composites utilizando el método de rayos X recientemente desarrollado. Ambos sostienen una de las piezas de trabajo que han sido radiografiadas. Crédito:Instituto Paul Scherrer / Mahir Dzambegovic
Observando el anudado de una cinta de fibra de carbono
Investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI y ETH Zurich, junto con colegas de EPF Lausanne y la empresa derivada danesa Xnovo Technology, ahora han logrado desarrollar aún más la tecnología para aplicaciones prácticas. "El factor decisivo fue que instalamos una serie de lentes de rayos X detrás de la muestra. Esto hace posible detectar múltiples patrones de dispersión local que reflejan la estructura espacial interna de una muestra con una sola toma de rayos X". permitiéndonos tomar una gran cantidad de imágenes consecutivas, "dice Matias Kagias, inventor del método e investigador postdoctoral en el grupo de tomografía de rayos X del PSI dirigido por Marco Stampanoni. Como prueba de principio, los investigadores utilizaron el nuevo método para mostrar la orientación de las fibras en una cinta de fibra de carbono durante el proceso de anudado. Adquirieron proyecciones de rayos X con resolución temporal a una velocidad de 25 imágenes por segundo durante un período de 11 segundos.
Las aplicaciones en medicina y seguridad son concebibles
El nuevo método funciona no solo con rayos X de instalaciones de sincrotrón como Swiss Light Source SLS, pero también con haces de tubos de rayos X convencionales. Por lo tanto, dice el profesor Marco Stampanoni, "Se espera que este enfoque novedoso encuentre aplicaciones prácticas en dispositivos médicos y pruebas no destructivas, así como en el área de seguridad nacional".
Los investigadores han publicado sus resultados en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
