Taylor pone un nuevo giro en la medición del estrés en los materiales
La Fuerza Aérea de los EE. UU. Otorgó fondos a la Profesora Asistente de Ingeniería Mecánica Rebecca Taylor para desarrollar "nanosprings" que puedan adherirse a materiales blandos o rociarse sobre metales para estimar el estrés mecánico que soporta una pieza de maquinaria.
Los nanosprings permitirán a los mecánicos e ingenieros monitorear la integridad y la función de los equipos mecánicos, como los puntales o los componentes de los aviones.
"Es importante que los componentes mecánicos vean qué está sucediendo en tiempo real", dijo Taylor, quien tiene una cita de cortesía en el Departamento de Ingeniería Biomédica.
"Las nanorretiniones de ADN, cuando se utilizan materiales blandos o aerosoles, no requieren productos químicos peligrosos para proporcionar lecturas de tensión extremadamente sensibles.
Pensar en nanocuentes de esta manera da ideas sobre lo que podría ser la próxima generación de sensores".
La investigación de Taylor se centra en la construcción de nanoestructuras para medir la tensión en un material bajo la fuerza.
Estas nanoestructuras están compuestas por hélices de ADN formadas en estructuras tubulares, que se acortan en regiones seleccionadas para crear una estructura retorcida y en forma de resorte.
Los "nanosprings" están decorados con productos químicos fluorescentes de modo que, cuando se tuercen, los nanosprings emiten diferentes colores de luz dependiendo de su desplazamiento.
Al leer la salida de color, que indica el grado de desplazamiento, los investigadores pueden medir la deformación de la nano-primavera. El nuevo "giro" con la investigación de Taylor es que tiene un método posible para desenroscar y retorcer de manera rápida y reversible las nanozonas.
Ella cree que puede lograr esto utilizando una técnica de alivio de estrés con un material similar al ADN: ácidos nucleicos peptídicos (PNA). Los PNA son casi idénticos al ADN, pero se unen más fuertemente al ADN que el ADN mismo. Los nanosprings de Taylor usan una mezcla de PNA y DNA, y los enlaces más fuertes entre los dos otorgan durabilidad a los nanosprings.
Cuando se usa en equipos mecánicos, las nano-muelles podrían indicar tensión. El primer objetivo de Taylor es verificar la precisión del uso de estas nanoestructuras para medir la tensión pegando las nanoprotecciones a las películas elásticas cuyo estiramiento ya se conoce.
Su segundo objetivo es utilizar el alivio de la tensión para torcer y destornillar los nanosprings para ver cuánta deformación de primavera puede crear simplemente usando la actuación de PNA. Esto puede allanar el camino para usar nanosprings para medir la rigidez del material además de la tensión.
Conocer la rigidez de un fuselaje, por ejemplo, podría informar a los mecánicos y a los ingenieros de cuánta fuerza podría soportar la máquina. En los próximos años, el equipo de Taylor espera verificar sus experimentos y presentar sus hallazgos a la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea.
El financiamiento para este proyecto proviene del Programa de Investigadores Jóvenes de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea.