Revolutionær ultralydsteknologi: Chemnitz-forskere sætter nye standarder!

Revolutionær ultralydsteknologi: Chemnitz-forskere sætter nye standarder!

Forskere ved Center for Mikro- og Nanoteknologier (ZfM) ved Chemnitz University of Technology arbejder på en banebrydende teknologiplatform for piezoelektriske mikromekaniske ultralydstransducere, bedre kendt som PMUT'er. I tæt samarbejde med Fraunhofer Institute for Electronic Nanosystems ENAS har de udviklet en innovativ løsning, der har til formål at udvide anvendelsesområderne for ultralydsteknologier markant. PMUT'er er særligt alsidige og er velegnede til ikke-invasiv ultralydsbilleddannelse, optoakustik i medicinsk teknologi og materialeanalyse i letvægtskonstruktion.

Disse state-of-the-art konvertere er fremstillet ved hjælp af specialiserede mikro- og nanoteknologier. Særligt bemærkelsesværdig er struktureringen af ​​siliciummikromembraner, som er forsynet med piezoelektriske tynde lag lavet af aluminiumnitrid og aluminiumskandiumnitrid. Denne teknologi fremmer bæredygtig og ressourceeffektiv produktion, som er stadig vigtigere i dag.

Tekniske fordele og anvendelsesområder

PMUT'er er kendetegnet ved deres små dimensioner og høje integrationsevne, hvilket gør dem overlegne i forhold til konventionelle bulkkonvertere. De kræver også kun lave elektriske spændinger til excitation, hvilket gør dem alsidige i deres anvendelse. De akustiske signaler, som PMUT'er udsender, muliggør præcis kortlægning af miljøet, hvilket er særligt vigtigt inden for områderne medicinsk teknologi og endoskopiske in-vivo-applikationer samt i ultralydsradarsystemer. Det lave strømforbrug og muligheden for at integrere dem i eksisterende MICROS-proceslinjer gør PMUT'er til en attraktiv teknologi for små og mellemstore virksomheder.

En nøglefunktion ved PMUT'er er, hvordan de fungerer: Elektrisk spænding former transducerens strukturer og skaber en svingning, der igen udsender et akustisk signal. Dette signal reflekteres af strukturen, der undersøges, og returneres til PMUT'en, hvor det skaber endnu en oscillation og genererer således et sensorsignal.

Innovation og forskning

Et væsentligt fremskridt inden for forskningen blev opnået, da et patent på adaptiv fremstilling af PMUT'er (DE 10 2023 111 777 A1) blev offentliggjort i 2024. Dette patent muliggør omkostningseffektive tilpasninger, som især kommer små og mellemstore virksomheder til gode. Kvaliteten og virkningen af ​​forskningen demonstreres af, at resultaterne blev publiceret i en anerkendt undersøgelse i tidsskriftet Nature, hvilket betyder, at både ZfM og Fraunhofer ENAS er opført på verdenskortet "PMUT Global Hotspots".

Dr. Chris Stöckel, ZfM's forskningsfeltleder, viede intensiv opmærksomhed til PMUT-teknologi i sin habiliteringsafhandling, som han forsvarede den 4. februar 2025. Disse nye mikrosystemer vil blive aktivt integreret i hverdagens undervisning og forskning for at understøtte kvalificeringen af ​​specialister til fremtidens teknologier. De muligheder, som PMUT'er tilbyder, repræsenterer ikke kun teknologiske fremskridt, men også en betydelig fremme af tværfaglig uddannelse.

Sammenfattende kan det siges, at udviklingen inden for piezoelektriske ultralydstransducere fra Chemnitz University of Technology og Fraunhofer Institute for Electronic Nanosystems ENAS har potentialet til at muliggøre betydelige fremskridt inden for en bred vifte af applikationer. En række industrier kan drage betydelig fordel af denne banebrydende teknologi.

For yderligere information besøg venligst hjemmesiden for Chemnitz teknologiske universitet og Fraunhofer ENAS.