Český senzor v nanosvětě uslyší, co nejde vidět

TLDR: „Ve vesmíru vás nikdo neuslyší křičet“, praví se v jednom legendárním sci-fi …ale kdyby vám dali na skafandr sensor českých vědátorů, tak uslyší lupat i vaše nervy. Zdroj tuna.

Proč poslouchat trubky?

Vědátoři z Univerzity Palackého a Zemědělského družstva Rpety vykoumali neinvazivní detekční techniku pro detekci poškození v materiálu už na mikroúrovni, založenou „poslouchání“ akustických emisí“.

Vo co go a proč je to důležité? ZD Rpety mají ve výzkumu akustické emise (AE) dlouholeté zkušenosti ze spolupráce s velkými elektrárnami různého typu #pšštpřísnětajné. Tlakovém potrubí tak pomocí AE senzorů detekují deformace, vznik trhlin a případně úniky, protože jak vás zajisté napadne, něčemu takovému je setsakra důležité předcházet.

Všichni víme, kolik trubek je v primáru elektrárny. Nojo, v potrubí je ale strašný rambajz a jak přes to všechno slyšet malou trhlinku? Heslem dne je frekvenční spektrum – každá událost, ať už průtok kapaliny nebo vnější ťukání kamínků o potrubí nebo teplotní deformace trubek má jinou frekvenci, jiný tón chcete-li. Senzory AE se vyladí přesně na ty správné tóny, které dnem i nocí poslouchají a zajišťují tak bezpečnost provozu.

Samozřejmě to nefunguje stoprocentně, ale funguje to dostatečně dobře, aby se zmíněná technika používala na mnoha světových elektrárnách. #jenvámnemůžemeříctjakých

Zdroj: FOX

Slyšíš ten kravál?

Výzkumnícize Společné laboratoře optiky pod vedením Dr. Radima Čtvrtlíka do společného projektu přišli z oboru lokálních mechanických vlastností, tenkých filmů a vrstev. Kdo čte Vědátora déle, ten si dá dvě a dvě dohromady a nepřekvapí, že členem týmu je mimojiné i moje fyzikální podjednotka Dr. Jan „JaRon“ Tomáštík.

Olomoučtí vědátoři studují povrchy a vrstvy obvykle s pomocí indentačních technik na pomezí nano a mikro oblasti – laicky řečeno píchají, rýpají a klepou přesnými diamantovými (neboť je nejtvrdší) hrotydo materiálů a pak studují reakci materiálu. Hloubka vtisku definuje tvrdost, snadnost elastické deformace modul pružnosti, tvar rýhy a prasklinysouvisí s pevností, křehkostí, soudržností a přilnavostí vrstvy k substrátu.

Určitě třeba nechcete, aby se vám uvnitř těla z kloubní náhrady odlupovaly úlomky ochranné vrstvy vlivem chemického a fyzikálního namáhání a vy z toho dostali sepsi nebo raka. Stejně tak nechcete, aby by Fukušima opakovala [3]. Proto se pouzdra ze zirkonové slitiny držící pohromadě jaderné palivo vylepšují ochrannými vrstvami.

Ty jim totiž výrazně prodlužují životnost při kontaktu se zahřátou vodní párou a proto se koumají lepší/odolnější typy vrstev.Z dalších praktických užití, co třeba taková bojová helikoptéra? Asi si málokdo uvědomí, jak je pro ni nebezpečné obyčejné zrnko písku. Když jich je ale hodně, což v pouštních oblastech je, představuje to značné riziko pro piloty tak i stroje. Proto je každý stroj pravidelně servisován a kontrolován.

Cílem speciálních povlaků je potom tyto intervaly prodlužovat. A tím se dostáváme, pro impaktů diamantového hrotu může opravdu pomoc při vývoji nových ochranných povlaků.

File:Scratch test.png - Wikimedia Commons
Takhle se reálně dělají testy materiálů – prostě se do nich škrábe a píchá! Zdroj: Wikipedia/CC BY/Djhé

Česká stopa

Je jasné, že Olomoučtí výzkumníci chtějí o zkoumaných vrstvách zjistit první a poslední. Především právě vznik PRVOTNÍCH prasklin v materiálu nebo prvotní oddělení vrstvy od substrátu nemusí být z povrchu patrné, a právě AKUSTICKÁ EMISE je velmi silným nástrojem, před kterým se nic neschová. Prostě slyšíme to, co nejde vidět ani detekovat jinými smysly/způsoby.

Upoláčtí a Dakeláčtí tak spojili své síly v projektu financovaném z programu EPSILON Technologické agentury ČR. Heslem dne byla miniaturizace a ladění citlivosti do suprcitlivosti – když místo metrových tlakových trubek studujete tenkou vrstvu tloušťky menší, než lidský vlas, musíte mít safra citlivý senzor, pracující kousek nad úrovní šumu. Oba dva týmy tak již dva rokyladí techniku speciálního držáku se zabudovaným senzorem.

Nejde jen o jeho technické parametry, které musí být fakt dobré, tak i vývoj nových přístupů na pomezí nano a mikro světa. Jádrem pudla je pak zaznamenávání akustických emisí SOUČASNĚ s probíhajícími nano/mikro-mechanickými zkouškami. Díky tomu se odhalí prvotní změny v testovaných vzorcích, jinak skryté všem ostatním starším detekčním technikám.

Cílem výzkumu je i hlubší pochopení příčin známých deformačních projevů či selhání v materiálu. To vše je ještě doplněno o mikroskopické pozorování. Díky tomuto spojení jinak nezávislých analyzačních technik tak oba dva týmy vědátorů nahlíží pod pokličku dějů na mikroúrovni mnohem důslednějším okem, a dláždí tak cestu pro další světové týmy v oblasti materiálového výzkumu. Kdo ví, třeba díky jejich práci budeme zase o kousek blíže budoucím safraodolným na Venuši nebo znovupoužitelným sondám k Měsíci.

Od kloubních DLC vrstev, přes lékařské vrstvy pomáhajícím v boji proti ATB rezistentním bakteriím, nebo zrcadlové vrstvy na Argentinském teleskopu, až po krytí palivových tyčí v jaderných elektrárnách! :O Všude tam se používají tenké filmy či vrstvy …a ve všem mají své roupy, hroty a data Olomoučtí vědátoři! Díky spolupráci se ZD Dakel a vývoji společného senzoru akustických emisí tak mohou o vrstvách zjistit nové či přesnější informace, a tak posunout materiální výzkum i praktické aplikace zase o kousek dál. #natojsemhrdobec.

[Jan „JaRon“ Tomaštík]

Nejen o svém výzkumu udělal JRN i hodinovou přednášku tuna…

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Diskuze

Reklama