p Os fabricantes podem em breve ter uma maneira rápida e não destrutiva de testar uma ampla gama de materiais em condições do mundo real, graças a um avanço que os pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) fizeram em medições roll-to-roll. As medições rolo a rolo são normalmente medidas ópticas para fabricação rolo a rolo, qualquer método que use correias transportadoras para processamento contínuo de itens, de pneus a componentes nanotecnológicos. p Para que novos materiais, como nanotubos de carbono e grafeno, desempenhem um papel cada vez mais importante em dispositivos eletrônicos, compostos de alta tecnologia e outras aplicações, os fabricantes precisarão de testes de controle de qualidade para garantir que os produtos tenham as características desejadas, e falta falhas. Os procedimentos de teste atuais muitas vezes requerem corte, arranhar ou tocar em um produto, o que retarda o processo de fabricação e pode danificar ou mesmo destruir a amostra que está sendo testada.

p Para adicionar métodos de teste sem contato existentes, Os físicos do NIST Nathan Orloff, Christian Long e Jan Obrzut mediram as propriedades dos filmes passando-os por uma caixa de metal especialmente projetada, conhecida como cavidade de micro-ondas. Ondas eletromagnéticas se acumulam dentro da cavidade em uma frequência de "ressonância" específica determinada pelo tamanho e forma da caixa, semelhante a como uma corda de violão vibra em um tom específico, dependendo de seu comprimento e tensão. Quando um objeto é colocado dentro da cavidade, a frequência de ressonância muda de uma forma que depende do tamanho do objeto, resistência elétrica e constante dielétrica, uma medida da capacidade de um objeto de armazenar energia em um campo elétrico. A mudança de frequência é uma reminiscência de como encurtar ou apertar uma corda de violão faz com que ela ressoe em um tom mais alto, diz Orloff.

p Os pesquisadores também construíram um circuito elétrico para medir essas mudanças. Eles primeiro testaram seu dispositivo passando uma tira de fita plástica conhecida como poliimida através da cavidade, usando uma configuração rolo a rolo semelhante a dispositivos de manufatura rolo a rolo de alto volume usados ​​para produzir nanomateriais em massa. (Veja o vídeo.) À medida que a espessura da fita aumentava e diminuía - os pesquisadores fizeram as alterações na espessura da fita soletrar "NIST" em código Morse - a frequência de ressonância da cavidade mudou em conjunto. O mesmo aconteceu com outro parâmetro chamado "fator de qualidade, "que é a razão entre a energia armazenada na cavidade e a energia perdida por ciclo de frequência. Como as propriedades elétricas da poliimida são bem conhecidas, um fabricante poderia usar as medições da cavidade para monitorar se a fita está saindo da linha de produção com uma espessura consistente - e até mesmo retornando as informações das medições para controlar a espessura.

p Alternativamente, um fabricante poderia usar o novo método para monitorar as propriedades elétricas de um material menos bem caracterizado de dimensões conhecidas. Orloff e Long demonstraram isso passando filmes de nanotubos de carbono de 12 e 15 centímetros de comprimento depositados em folhas de plástico através da cavidade e medindo a resistência elétrica dos filmes. Todo o processo demorou "menos de um segundo, "diz Orloff. Ele acrescentou que com equipamentos padrão da indústria, as medições podem ser feitas em velocidades acima de 10 metros por segundo, mais do que o suficiente para muitas operações de manufatura atuais.

p O novo método tem várias vantagens para um fabricante de filme fino, diz Orloff. 1, "Você pode medir a coisa toda, não apenas uma pequena amostra, "disse ele. Essas medições em tempo real podem ser usadas para ajustar o processo de fabricação sem desligá-lo, ou para descartar um lote defeituoso do produto antes que ele saia pela porta da fábrica. "Este método pode aumentar significativamente as perspectivas de não fazer um lote com defeito em primeiro lugar, "Anotado há muito tempo.

p E porque o método não é destrutivo, Orloff adicionado, "Se um lote passar no teste, os fabricantes podem vendê-lo. "

p Filmes de nanotubos de carbono e grafeno estão apenas começando a ser fabricados em massa para aplicações potenciais, como materiais compósitos para aviões, telas de smartphones e dispositivos eletrônicos vestíveis.

p Orloff, Long e Obrzut apresentaram um pedido de patente para esta técnica em dezembro de 2015.

p Um produtor de tais materiais já manifestou interesse no novo método, disse Orloff. "Eles estão muito animados com isso." Ele acrescentou que o método não é específico para nanofabricação, e com uma cavidade devidamente projetada, também pode ajudar no controle de qualidade de muitos outros tipos de produtos, incluindo pneus, produtos farmacêuticos e até cerveja.