La obtención de imágenes directas de las grietas dinámicas a medida que ocurren puede decirnos mucho sobre la física de la fracturación y las propiedades de los materiales de fractura. lo que beneficiaría a muchos campos que van desde la ciencia de los materiales hasta la ingeniería y la construcción. Sin embargo, el proceso de fractura ocurre en un abrir y cerrar de ojos, con grietas dinámicas que se propagan a través de varios centímetros de algunos materiales blandos en solo una décima de segundo. Se pueden utilizar cámaras de alta velocidad para obtener imágenes directamente de grietas dinámicas en algunos materiales, pero dicho equipo es caro y puede resultar difícil de usar en algunas situaciones o con ciertos materiales.

En la reunión de marzo de la Sociedad Estadounidense de Física de 2019 en Boston, John Kolinski de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne en Lausanne, Suiza, presentará una nueva técnica de imágenes conocida como la técnica del marco virtual que él y sus colegas Samuel Dillavou y Shmuel Rubinstein de la Universidad de Harvard desarrollaron que permite que las cámaras digitales ordinarias capturen millones de fotogramas por segundo durante varios segundos mientras mantienen una alta resolución espacial. También participará en una rueda de prensa describiendo el trabajo. La información para iniciar sesión para mirar y hacer preguntas de forma remota se incluye al final de este comunicado de prensa.

La técnica del marco virtual utiliza la profundidad de bits de un sensor de cámara, la cantidad de información que el sensor puede obtener, para aumentar drásticamente la velocidad de fotogramas. El craqueo y muchos otros procesos físicos son binarios; por ejemplo, el material está agrietado o no está agrietado. Por lo tanto, solo se necesitan dos bits para obtener una imagen de una grieta. Un sensor de imagen con una profundidad de bits de 16 bits tiene más de 65, 000 valores de color o escala de grises, lo que significa que es posible producir miles de fotogramas virtuales durante una sola exposición. El uso de una sincronización precisa de la cámara y un pulso corto de luz intensa puede aumentar aún más la frecuencia de cuadros. "En un estudio reciente que utilizó la técnica del marco virtual, obtenemos velocidades de fotogramas virtuales que superan los 60 millones por segundo utilizando una sincronización de tiempo precisa y un sensor de cámara con una profundidad de bits sustancial, "Dijo Kolinski.

Usando la técnica del marco virtual, Prácticamente cualquier cámara puede visualizar directamente las grietas dinámicas a medida que se forman. Adicionalmente, Se puede utilizar para estudiar otros procesos físicos rápidos que ocurren en las interfaces entre sólidos y fluidos, como la humectación que ocurre cuando una gota de líquido golpea la superficie de un material. El único requisito es que el sólido sea opaco, ya sea un material de construcción o una sustancia blanda como un polímero. "Esencialmente, cualquier material se puede crear con la técnica del marco virtual, "Dijo Kolinski.

Los investigadores han probado la técnica del marco virtual utilizando varios tipos de cámaras con diferentes sensibilidades y profundidades de bits que van desde sofisticadas cámaras de consumo de alta velocidad y alta gama hasta cámaras de teléfonos inteligentes. Cada tipo de cámara pudo lograr velocidades de cuadro mucho más altas utilizando la técnica de cuadro virtual, lo que Kolinski dijo que podría llevar a su uso en futuras aplicaciones de dispositivos móviles que podrían medir las propiedades de los materiales.

Esta nueva técnica de obtención de imágenes promete una forma más sencilla de estudiar la fractura y otros procesos físicos rápidos en las interfaces de los materiales. El uso de cámaras de consumo ordinarias para capturar miles o más fotogramas por segundo permite estudiar la resistencia a la fractura y otras propiedades de los materiales de construcción. y si se usa en aplicaciones móviles algún día, la nueva técnica podría complementar o incluso reemplazar el costoso hardware de prueba con una pieza de software.