Technologie révolutionnaire à ultrasons : les chercheurs de Chemnitz établissent de nouvelles normes !

Technologie révolutionnaire à ultrasons : les chercheurs de Chemnitz établissent de nouvelles normes !

Les scientifiques du Centre de micro et nanotechnologies (ZfM) de l'Université technologique de Chemnitz travaillent sur une plate-forme technologique révolutionnaire pour les transducteurs ultrasoniques micromécaniques piézoélectriques, mieux connus sous le nom de PMUT. En étroite collaboration avec l'Institut Fraunhofer pour les nanosystèmes électroniques ENAS, ils ont développé une solution innovante qui vise à élargir considérablement les domaines d'application des technologies à ultrasons. Les PMUT sont particulièrement polyvalents et conviennent à l'imagerie échographique non invasive, à l'optoacoustique dans la technologie médicale et à l'analyse des matériaux dans la construction légère.

Ces convertisseurs de pointe sont fabriqués à l'aide de micro et nanotechnologies spécialisées. Il convient particulièrement de noter la structuration de micromembranes de silicium, qui sont dotées de fines couches piézoélectriques constituées de nitrure d'aluminium et de nitrure de scandium d'aluminium. Cette technologie favorise une production durable et économe en ressources, ce qui est de plus en plus important aujourd'hui.

Avantages techniques et domaines d'application

Les PMUT se caractérisent par leurs petites dimensions et leur capacité d'intégration élevée, ce qui les rend supérieurs aux convertisseurs de masse conventionnels. Ils ne nécessitent également que de faibles tensions électriques pour l’excitation, ce qui les rend polyvalents dans leur application. Les signaux acoustiques émis par les PMUT permettent une cartographie précise de l'environnement, ce qui est particulièrement important dans les domaines de la technologie médicale et des applications endoscopiques in vivo ainsi que dans les systèmes radar à ultrasons. La faible consommation d'énergie et la possibilité de les intégrer dans les lignes de processus MICROS existantes font des PMUT une technologie attrayante pour les petites et moyennes entreprises.

Une caractéristique clé des PMUT est leur fonctionnement : la tension électrique façonne les structures du transducteur, créant une oscillation qui à son tour émet un signal acoustique. Ce signal est réfléchi par la structure étudiée et renvoyé au PMUT, où il crée une autre oscillation, générant ainsi un signal de capteur.

Innovation et recherche

Une avancée significative dans la recherche a été réalisée lorsqu'un brevet pour la fabrication adaptative de PMUT (DE 10 2023 111 777 A1) a été publié en 2024. Ce brevet permet des ajustements rentables qui profitent particulièrement aux petites et moyennes entreprises. La qualité et l'impact de la recherche sont démontrés par le fait que les résultats ont été publiés dans une étude renommée dans la revue Nature, ce qui signifie que le ZfM et le Fraunhofer ENAS figurent sur la carte mondiale des « PMUT Global Hotspots ».

Dans sa thèse d'habilitation qu'il a soutenue le 4 février 2025, le Dr Chris Stöckel, responsable du domaine de recherche au ZfM, a accordé une attention particulière à la technologie PMUT. Ces nouveaux microsystèmes seront activement intégrés dans l'enseignement et la recherche quotidiens afin de soutenir la qualification de spécialistes pour les technologies du futur. Les opportunités qu'offrent les PMUT représentent non seulement un progrès technologique, mais aussi une promotion significative de la formation interdisciplinaire.

En résumé, on peut dire que les développements dans le domaine des transducteurs ultrasoniques piézoélectriques réalisés par l’Université de technologie de Chemnitz et l’Institut Fraunhofer pour les nanosystèmes électroniques ENAS ont le potentiel de permettre des progrès significatifs dans une grande variété d’applications. Diverses industries pourraient bénéficier considérablement de cette technologie révolutionnaire.

Pour plus d'informations, veuillez visiter le site Web de Université de technologie de Chemnitz et Fraunhofer ENAS.