Nanotubos para detectar y reparar fisuras en alas de avión y otras estructuras críticas
(NC&T) Investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer han desarrollado una técnica nueva y simple para identificar y reparar pequeñas fisuras, potencialmente peligrosas, en las alas de los aviones y en muchas otras estructuras hechas con compuestos de polímeros.
Añadiendo a un polímero nanotubos de carbono eléctricamente conductores y supervisando entonces la resistencia eléctrica de la estructura, los investigadores consiguieron localizar con precisión la situación y longitud de una fisura inducida por tensión en una estructura compuesta. Una vez que se localiza la fisura, los ingenieros pueden entonces enviar una carga eléctrica de corta duración al área, para calentar los nanotubos de carbono y fundir un agente reparador incluido en el compuesto, que fluirá hasta llenar la fisura, permitiendo que la estructura reparada sea un 70 por ciento tan fuerte como la original antes de la fisura, suficiente para impedir un fallo estructural completo o catastrófico.
La detección y la reparación en tiempo real de los daños inducidos por la fatiga reforzarán de modo notable el funcionamiento, la fiabilidad, y la seguridad de los componentes estructurales en una amplia variedad de sistemas de la ingeniería.
El investigador principal Nikhil A. Koratkar, con la colaboración de Wei Zhang y Varun Sakalkar, han estado trabajando en el proyecto durante más de 18 meses.
Nanotubos de carbono dispersados aleatoriamente en una resina epoxi. (Foto: Nikhil Koratkar)
La mayoría de los fallos en cualquier estructura de ingeniería se deben generalmente a las microfisuras inducidas por la fatiga, que se propagan hasta alcanzar proporciones peligrosas y que pueden llegar a poner en riesgo la integridad de la estructura. Esta investigación busca resolver dicho problema con una solución que permite diagnósticos en tiempo real sin necesidad de utilizar equipamientos adicionales o de alto costo.
El equipo de Koratkar creó una estructura común de epoxi, del tipo utilizado para hacer de todo, desde las estructuras ligeras de las alas de aviones de combate, hasta innumerables dispositivos y componentes usados en la industria, pero agregó suficientes nanotubos de carbono de pared múltiple hasta formar el uno por ciento del peso total de la estructura.
Koratkar está seguro de que este método será igual de eficaz en estructuras mucho más grandes. Dado que los nanotubos son ubicuos a través de toda la estructura, esta técnica puede utilizarse para supervisar cualquier porción de la estructura realizando simples mediciones de resistencia eléctrica sin necesidad de montar sensores externos o una electrónica sofisticada.
Koratkar cree que en el futuro el nuevo método de detección de fisuras debe llegar a ser menos costoso, más eficaz y más conveniente que los sensores ultrasónicos normalmente empleados en la actualidad. Su sistema sensor también puede usarse en tiempo real cuando un dispositivo o componente se encuentra en uso, mientras que los sensores sónicos son unidades externas que exigen de mucho tiempo para examinar toda el área superficial de una estructura estacionaria.
Además, el sistema de Koratkar ofrece un kit de reparación incorporado. "Lo que es nuevo en esta aplicación es que estamos empleando los nanotubos de carbono no sólo para detectar las fisuras, sino también para repararlas", recalca.
