Revolucionarna ultrazvučna tehnologija: istraživači iz Chemnitza postavljaju nove standarde!

Revolucionarna ultrazvučna tehnologija: istraživači iz Chemnitza postavljaju nove standarde!

Znanstvenici u Centru za mikro- i nanotehnologije (ZfM) na Tehnološkom sveučilištu u Chemnitzu rade na revolucionarnoj tehnološkoj platformi za piezoelektrične mikromehaničke ultrazvučne pretvarače, poznatije kao PMUT. U bliskoj suradnji s Fraunhofer institutom za elektroničke nanosustave ENAS, razvili su inovativno rješenje koje ima za cilj značajno proširiti područja primjene ultrazvučnih tehnologija. PMUT-i su posebno svestrani i prikladni za neinvazivno ultrazvučno snimanje, optoakustiku u medicinskoj tehnologiji i analizu materijala u laganim konstrukcijama.

Ovi najsuvremeniji pretvarači proizvedeni su pomoću specijaliziranih mikro i nanotehnologija. Osobito je vrijedno pažnje strukturiranje silicijevih mikromembrana, koje su opremljene piezoelektričnim tankim slojevima od aluminijevog nitrida i aluminijevog skandijevog nitrida. Ova tehnologija promiče održivu i resursno učinkovitu proizvodnju, što je danas sve važnije.

Tehničke prednosti i područja primjene

PMUT-ovi se odlikuju malim dimenzijama i visokom sposobnošću integracije, što ih čini superiornijima u odnosu na konvencionalne bulk pretvarače. Oni također zahtijevaju samo niske električne napone za pobudu, što ih čini svestranim u njihovoj primjeni. Zvučni signali koje emitiraju PMUT-i omogućuju precizno mapiranje okoliša, što je posebno važno u područjima medicinske tehnologije i endoskopskih in-vivo primjena kao iu ultrazvučnim radarskim sustavima. Niska potrošnja energije i mogućnost njihove integracije u postojeće MICROS procesne linije čine PMUT-ove atraktivnom tehnologijom za mala i srednja poduzeća.

Ključna značajka PMUT-a je način na koji rade: električni napon oblikuje strukturu pretvarača, stvarajući oscilaciju koja zauzvrat emitira zvučni signal. Ovaj signal reflektira struktura koja se istražuje i vraća u PMUT, gdje stvara još jednu oscilaciju, generirajući tako signal senzora.

Inovacija i istraživanje

Značajan napredak u istraživanju postignut je kada je 2024. godine objavljen patent za prilagodljivu proizvodnju PMUT-a (DE 10 2023 111 777 A1). Ovaj patent omogućuje ekonomične prilagodbe koje posebno koriste malim i srednjim tvrtkama. O kvaliteti i utjecaju istraživanja govori činjenica da su rezultati objavljeni u renomiranoj studiji u časopisu Nature, što znači da su i ZfM i Fraunhofer ENAS navedeni na karti svijeta “PMUT Global Hotspots”.

Dr. Chris Stöckel, voditelj istraživačkog polja ZfM-a, posvetio je intenzivnu pozornost PMUT tehnologiji u svom habilitacijskom radu koji je obranio 4. veljače 2025. Ovi novi mikrosustavi aktivno će se integrirati u svakodnevnu nastavu i istraživanje kako bi podržali kvalifikacije stručnjaka za tehnologije budućnosti. Mogućnosti koje nudi PMUT ne predstavljaju samo tehnološki napredak, već i značajnu promociju interdisciplinarnog osposobljavanja.

Ukratko, može se reći da razvoj na polju piezoelektričnih ultrazvučnih pretvarača Tehnološkog sveučilišta u Chemnitzu i Fraunhofer instituta za elektroničke nanosustave ENAS ima potencijal omogućiti značajan napredak u širokom spektru primjena. Različite industrije mogle bi imati značajne koristi od ove revolucionarne tehnologije.

Za dodatne informacije posjetite web stranicu Tehničko sveučilište u Chemnitzu i Fraunhofer ENAS.