En años recientes, muchos fabricantes de aviones han comenzado a construir sus aviones con materiales compuestos avanzados, que constan de fibras de alta resistencia, como carbono o vidrio, incrustado en una matriz de plástico o metal. Estos materiales son más resistentes y ligeros que el aluminio. pero también son más difíciles de inspeccionar en busca de daños, porque sus superficies no suelen revelar problemas subyacentes.

"Con aluminio, si lo golpeas, hay una abolladura ahí. Con un compuesto, muchas veces si lo golpeas, no hay daño en la superficie, aunque puede haber daños internos, "dice Brian L. Wardle, profesor asociado de aeronáutica y astronáutica.

Wardle y sus colegas han ideado una nueva forma de detectar ese daño interno, utilizando un dispositivo de mano simple y una cámara sensible al calor. Su enfoque también requiere diseñar los materiales compuestos para incluir nanotubos de carbono, que generan el calor necesario para la prueba.

Su enfoque descrito en la edición en línea del 22 de marzo de la revista Nanotecnología , podría permitir que las aerolíneas inspeccionen sus aviones mucho más rápidamente, Wardle dice. Este proyecto es parte de un Esfuerzo financiado por la industria aeroespacial para mejorar las propiedades mecánicas de los compuestos avanzados de grado aeroespacial existentes. La Fuerza Aérea y la Marina de los EE. UU. También están interesadas en la tecnología, y Wardle está trabajando con ellos para desarrollarlo y usarlo en sus aviones y embarcaciones.

Descubriendo daños

Los materiales compuestos avanzados se encuentran comúnmente no solo en aviones, pero también autos, puentes y palas de aerogeneradores, Wardle dice.

Un método que los inspectores utilizan ahora para revelar daños en materiales compuestos avanzados es la termografía infrarroja, que detecta la radiación infrarroja emitida cuando se calienta la superficie. En un material compuesto avanzado, cualquier fisura o delaminación (separación de las capas que forman el material compuesto) redirigirá el flujo de calor. Ese patrón de flujo anormal se puede ver con una cámara termográfica sensible al calor.

Esto es efectivo pero engorroso porque requiere que se coloquen calentadores grandes al lado de la superficie, Wardle dice. Con su nuevo enfoque, Los nanotubos de carbono se incorporan al material compuesto. Cuando se aplica una pequeña corriente eléctrica a la superficie, los nanotubos se calientan, lo que elimina la necesidad de cualquier fuente de calor externa. El inspector puede ver el daño con una cámara termográfica o gafas.

"Es una forma muy inteligente de utilizar las propiedades de los nanotubos de carbono para entregar esa energía térmica, de adentro hacia afuera, "dice Douglas Adams, profesor asociado de ingeniería mecánica en Purdue University. Adams, que no participó en la investigación, señala que persisten dos desafíos fundamentales:desarrollar una forma práctica de fabricar grandes cantidades del nuevo material, y asegurarse de que la adición de nanotubos no reste valor a la función principal del material de soportar cargas pesadas.

Los nuevos materiales híbridos de nanotubos de carbono que está desarrollando Wardle han mostrado hasta ahora mejores propiedades mecánicas, como fuerza y ​​tenacidad, que los compuestos avanzados existentes.