Nova câmera flexível Terahertz pode inspecionar objetos com diversas formas

Na era digital de hoje, o uso de dispositivos de “Internet-of-Things” (incorporados a software e sensores) tornou-se generalizado. Esses dispositivos incluem equipamentos sem fio, máquinas autônomas, sensores vestíveis e sistemas de segurança. Por causa de suas estruturas e propriedades intrincadas, é necessário examiná-los de perto para avaliar sua segurança e utilidade e descartar quaisquer defeitos potenciais. Mas, ao mesmo tempo, devem ser evitados danos ao dispositivo durante a inspeção.

A imagem em Terahertz (THz), baseada em radiação com frequências entre 0,1 e 10 THz, é um método não destrutivo que está rapidamente ganhando popularidade devido à sua alta penetração, resolução e sensibilidade. As câmeras THz convencionais, no entanto, são volumosas e rígidas, limitando assim seu potencial na imagem de superfícies irregulares. Além disso, seu alto custo e falta de versatilidade nas configurações dos sensores os tornam uma alternativa pouco prática, exigindo sensores mais adaptáveis.

Para esse fim, uma equipe de pesquisadores da Tokyo Tech, liderada pelo professor associado Yukio Kawano, abordou essa lacuna projetando uma matriz de sensores THz flexível e independente que pode ser usada para criar imagens de extremidades cegas de objetos de formato irregular.

“Dada a diversidade de formas, estruturas e tamanhos dos objetos de teste, o design da câmera e o sensor devem ser adaptados para se adequar a diferentes configurações. Em nosso estudo, desenvolvemos um método de fabricação simples e econômico para gerar câmeras THz com formas adaptáveis”, disse o Dr. Kawano.

Os cientistas sabiam que o material utilizado em tais sensores deve ter boa absorção no espectro THz, juntamente com uma alta eficiência de conversão de emissões em sinais elétricos detectáveis. Por esta razão, eles selecionaram filmes de nanotubos de carbono (CNT), que também possuem boa resistência mecânica e flexibilidade. Eles passaram a solução de CNT através de um filme de poliimida com fendas induzidas por laser e um filtro de membrana usando vácuo. Após a secagem, a solução de CNT permaneceu como uma estrutura suspensa independente entre as camadas do filme de poliimida padronizado. Além disso, eles desenvolveram um processo de fabricação simples com base na automontagem do arranjo de filmes CNT e sua capacidade de formar eletrodos em ambas as extremidades.

Para isso, eles evaporaram eletrodos de metal sobre o filme de poliimida padronizado. Juntos, esses processos geraram uma folha de correção de câmera THz com várias câmeras. Curiosamente, a estrutura do filme CNT suspenso pode ser modificada alterando as condições de filtragem e, portanto, a força de atrito, tornando o processo personalizável.

Além disso, a folha de remendo pode ser cortada com tesoura em sensores portáteis e vestíveis menores que podem ser anexados à superfície do objeto de teste para melhor cobertura. Os pesquisadores conseguiram demonstrar suas aplicações industriais detectando e visualizando rachaduras, impurezas e revestimento desigual de polímeros em uma resina e detectando lodo dentro de um tubo dobrado, ressaltando assim o potencial da câmera para operações de controle de qualidade.