Nouvelle caméra térahertz flexible pour inspection sûre et précise de formes complexes

À l'ère numérique, l'utilisation de dispositifs « Internet des objets » (embarquant logiciels et capteurs) est devenue omniprésente. Ces dispositifs incluent équipements sans fil, machines autonomes, capteurs portables et systèmes de sécurité. En raison de leurs structures et propriétés complexes, il est nécessaire de les examiner de près pour évaluer leur sécurité et leur utilité et exclure tout défaut potentiel. Mais en même temps, il faut éviter d'endommager le dispositif pendant l'inspection.

Imagerie térahertz : méthode non destructive

L'imagerie térahertz (THz), basée sur un rayonnement de fréquences entre 0,1 et 10 THz, est une telle méthode non destructive qui gagne rapidement en popularité grâce à sa haute pénétration, résolution et sensibilité. Les caméras THz conventionnelles sont cependant encombrantes et rigides, limitant leur potentiel pour imager des surfaces inégales. De plus, leur coût élevé et leur manque de polyvalence dans les configurations de capteurs en font une alternative peu pratique, appelant à des capteurs plus adaptables.

Solution : réseau de capteurs THz flexible et auto-portant

Pour combler ce fossé, une équipe de chercheurs de Tokyo Tech, dirigée par le professeur associé Yukio Kawano, a conçu un réseau de capteurs THz flexible et auto-portant capable d'imager les zones aveugles d'objets de forme irrégulière.

« Compte tenu de la diversité des formes, structures et tailles des objets testés, la conception de la caméra et du capteur doit s'adapter à différentes configurations. Dans notre étude, nous avons développé une méthode de fabrication simple et rentable pour générer des caméras THz aux formes adaptables », a déclaré le Dr Kawano.

Matériau : films de nanotubes de carbone

Les scientifiques savaient que le matériau utilisé dans de tels capteurs doit avoir une bonne absorption dans le spectre THz ainsi qu'un haut rendement de conversion des émissions en signaux électriques détectables. Pour cette raison, ils ont sélectionné des films de nanotubes de carbone (CNT), qui possèdent aussi une bonne résistance mécanique et flexibilité. Ils ont fait passer la solution CNT à travers un film de polyimide avec des fentes induites au laser et un filtre à membrane sous vide. Au séchage, la solution CNT est restée comme une structure suspendue auto-portante entre les couches du film de polyimide structuré. De plus, ils ont développé un processus de fabrication simple basé sur l'auto-assemblage du réseau de film CNT et sa capacité à former des électrodes aux deux extrémités.

Pour cela, ils ont évaporé des électrodes métalliques sur le film de polyimide structuré. Ensemble, ces processus ont généré une feuille de patch de caméra THz avec plusieurs caméras. Intéressant, la structure du film CNT suspendu pouvait être modifiée en altérant les conditions de filtration et donc la force de frottement, rendant le processus personnalisable.

Découpage en capteurs portables

De plus, la feuille de patch pouvait être découpée aux ciseaux en capteurs portables plus petits, fixables sur la surface de l'objet testé pour une meilleure couverture. Les chercheurs ont démontré ses applications industrielles en détectant et visualisant fissures, impuretés et revêtement polymère inégal dans une résine, et en détectant des boues dans un tuyau courbé, soulignant ainsi le potentiel de la caméra pour les opérations de contrôle qualité.