Tecnología de ultrasonido revolucionaria: ¡los investigadores de Chemnitz establecen nuevos estándares!

Tecnología de ultrasonido revolucionaria: ¡los investigadores de Chemnitz establecen nuevos estándares!

Los científicos del Centro de Micro y Nanotecnologías (ZfM) de la Universidad Tecnológica de Chemnitz están trabajando en una plataforma tecnológica innovadora para transductores ultrasónicos micromecánicos piezoeléctricos, más conocidos como PMUT. En estrecha colaboración con el Instituto Fraunhofer de Nanosistemas Electrónicos ENAS, han desarrollado una solución innovadora que tiene como objetivo ampliar significativamente las áreas de aplicación de las tecnologías de ultrasonido. Los PMUT son especialmente versátiles y adecuados para la obtención de imágenes por ultrasonidos no invasivos, la optoacústica en tecnología médica y el análisis de materiales en construcciones ligeras.

Estos convertidores de última generación se fabrican utilizando micro y nanotecnologías especializadas. Cabe destacar especialmente la estructuración de las micromembranas de silicio, que están provistas de finas capas piezoeléctricas de nitruro de aluminio y nitruro de aluminio y escandio. Esta tecnología promueve una producción sostenible y eficiente en el uso de recursos, lo que hoy en día es cada vez más importante.

Ventajas técnicas y áreas de aplicación.

Los PMUT se caracterizan por sus pequeñas dimensiones y su alta capacidad de integración, lo que los hace superiores a los convertidores a granel convencionales. Además, solo requieren voltajes eléctricos bajos para la excitación, lo que los hace versátiles en su aplicación. Las señales acústicas que emiten los PMUT permiten un mapeo preciso del entorno, lo cual es particularmente importante en las áreas de tecnología médica y aplicaciones endoscópicas in vivo, así como en sistemas de radar ultrasónicos. El bajo consumo de energía y la capacidad de integrarlos en líneas de proceso MICROS existentes hacen de los PMUT una tecnología atractiva para las pequeñas y medianas empresas.

Una característica clave de los PMUT es su funcionamiento: el voltaje eléctrico da forma a las estructuras del transductor, creando una oscilación que a su vez emite una señal acústica. Esta señal es reflejada por la estructura bajo investigación y regresa al PMUT, donde crea otra oscilación, generando así una señal del sensor.

Innovación e investigación

Un avance significativo en la investigación se logró con la publicación en 2024 de una patente para la fabricación adaptativa de PMUT (DE 10 2023 111 777 A1). Esta patente permite ajustes rentables que benefician especialmente a las pequeñas y medianas empresas. La calidad y el impacto de la investigación quedan demostrados por el hecho de que los resultados se publicaron en un renombrado estudio en la revista Nature, por lo que tanto el ZfM como el Fraunhofer ENAS figuran en el mapa mundial "PMUT Global Hotspots".

El Dr. Chris Stöckel, director de campo de investigación del ZfM, dedicó gran atención a la tecnología PMUT en su tesis de habilitación, que defendió el 4 de febrero de 2025. Estos nuevos microsistemas se integrarán activamente en la enseñanza y la investigación cotidianas para apoyar la cualificación de especialistas para las tecnologías del futuro. Las oportunidades que ofrecen las PMUT no sólo representan un avance tecnológico, sino también un importante impulso a la formación interdisciplinaria.

En resumen, se puede decir que los avances en el campo de los transductores ultrasónicos piezoeléctricos por parte de la Universidad Tecnológica de Chemnitz y el Instituto Fraunhofer de Nanosistemas Electrónicos ENAS tienen el potencial de permitir avances significativos en una amplia variedad de aplicaciones. Una variedad de industrias podrían beneficiarse significativamente de esta tecnología innovadora.

Para obtener más información, visite el sitio web de Universidad Tecnológica de Chemnitz y Instituto Fraunhofer ENAS.