Los investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI han mejorado un método para la dispersión de rayos X de ángulo pequeño SAXS en tal medida que ahora se puede usar en el desarrollo o control de calidad de nuevos compuestos reforzados con fibra. Esto significa que enEn el futuro, dichos materiales pueden investigarse no solo con rayos X de fuentes especialmente potentes como el Swiss Light Source SLS, sino también con los de los tubos convencionales de rayos X. Los investigadores han publicado sus resultados en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Los nuevos compuestos reforzados con fibra se están volviendo cada vez más importantes como materiales estables y livianos. Un ejemplo de este tipo de compuesto son los polímeros reforzados con fibra de carbono CFRP, que se usan en la construcción de aviones o en la construcción de autos de carreras y deportes de Fórmula 1bicicletas. Las propiedades de estos materiales dependen en gran medida de cómo se alinean las fibras diminutas y cómo están dispuestas e incrustadas en el material circundante, lo que influye en el comportamiento mecánico, óptico o electromagnético de los compuestos.
Para investigar la orientación de la fibra en tales compuestos, los investigadores deben mirar dentro de ellos. Se podría usar la dispersión de rayos X de ángulo pequeño SAXS, explotando el hecho de que los rayos X se dispersan cuando penetran la materia. El patrón de dispersión resultante puede entoncesse 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 tomar hasta varias horas escanear muestras de un centímetro con la resolución requerida.
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 danesa spin-off Xnovo Technology, han logrado desarrollar aún más la tecnología para aplicaciones prácticas ". El factor decisivo fue que instalamos unmatriz de lentes de rayos X detrás de la muestra. Esto permite detectar múltiples patrones de dispersión local que reflejan la estructura interna espacial de una muestra con solo una toma de rayos X, lo que nos permite tomar una gran cantidad de imágenes consecutivas ", diceMatias Kagias, el inventor del método e investigador postdoctoral en el grupo de tomografía de rayos X del PSI encabezado 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 anudadoproceso. Adquirieron proyecciones de rayos X resueltas en el tiempo 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 el Swiss Light Source SLS, sino también con haces de tubos convencionales de rayos X. Por lo tanto, dice el profesor Marco Stampanoni, "se espera que este enfoque novedosoencontrará 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 .
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Materiales proporcionado por Instituto Paul Scherrer . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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