Materiais Avançados

Ultrassom agora também para ossos e metais

Metamaterial faz ultra-som penetrar em ossos e metais
Em vez de bloquear as ondas, o metamaterial anula as características acústicas de materiais densos, como ossos e metais. [Imagem: Yun Jing]

Uso terapêutico

Pesquisadores desenvolveram uma técnica que permite que o ultrassom penetre nos ossos e até em metais.

Isto deverá não apenas melhorar os exames atuais, mas também permitir o uso da técnica de forma terapêutica, por exemplo, para aplicar energia e "queimar" tumores cerebrais ou no interior dos ossos.

Fora da área médica, exames de ultrassom poderão ser utilizados para avaliação não-destrutiva de materiais e equipamentos, como a fadiga em peças de aviões.

Chen Shen e seus colegas da Universidade da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, construíram metamateriais especiais que anulam a distorção causada pelas camadas de aberração, os materiais mais densos que deturpam os ultrassons e impedem sua reflexão para a geração das imagens.

Ultrassom para metais e ossos

A ultrassonografia funciona emitindo ondas acústicas de alta frequência. Quando essas ondas refletem em um objeto, elas retornam para o equipamento de ultrassom, que traduz as ondas que retornam em uma imagem. Mas os ossos e os metais têm características físicas que bloqueiam ou distorcem as ondas acústicas - materiais assim são chamados de camadas de aberração.

A equipe resolveu o problema projetando um metamaterial que anula as propriedades acústicas da camada de aberração por meio de uma série de membranas e pequenos tubos.

As simulações mostraram que apenas 28% da energia das ondas de ultrassom passam por um osso. Quando o metamaterial é colocado acima do osso, porém, 88% da energia das ondas de ultrassom passam através de ambos.

A equipe agora está trabalhando na fabricação de protótipos do metamaterial que possam se adequar à realidade das aplicações médicas e das análises não-destrutivas para a indústria.

Bibliografia:

An Anisotropic Complementary Acoustic Metamaterial for Cancelling out Aberrating Layers
Chen Shen, Jun Xu, Nicholas X. Fang, Yun Jing
Physical Review X
Vol.: 4, 041033
DOI: 10.1103/PhysRevX.4.041033




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