Forradalmi ultrahang technológia: a chemnitzi kutatók új mércét állítanak fel!

Forradalmi ultrahang technológia: a chemnitzi kutatók új mércét állítanak fel!

A Chemnitzi Műszaki Egyetem Mikro- és Nanotechnológiai Központjának (ZfM) tudósai a piezoelektromos mikromechanikus ultrahang-átalakítók, ismertebb nevén PMUT-ok úttörő technológiai platformján dolgoznak. A Fraunhofer Institute for Electronic Nanosystems ENAS-szal szoros együttműködésben olyan innovatív megoldást fejlesztettek ki, amelynek célja az ultrahangos technológiák alkalmazási területeinek jelentős bővítése. A PMUT-ok különösen sokoldalúak, és alkalmasak non-invazív ultrahangos képalkotásra, optoakusztikára az orvostechnikában és anyagelemzésre a könnyűszerkezetes konstrukciókban.

Ezeket a korszerű konvertereket speciális mikro- és nanotechnológiák felhasználásával gyártják. Különösen figyelemre méltó a szilícium mikromembránok szerkezete, amelyek alumínium-nitridből és alumínium-szkanddium-nitridből készült piezoelektromos vékony rétegekkel vannak ellátva. Ez a technológia elősegíti a fenntartható és erőforrás-hatékony termelést, ami manapság egyre fontosabb.

Műszaki előnyök és alkalmazási területek

A PMUT-okat kis méretük és magas integrációs képességük jellemzi, így jobbak a hagyományos tömeges konvertereknél. Ezenkívül csak alacsony elektromos feszültséget igényelnek a gerjesztéshez, ami sokoldalúvá teszi őket. A PMUT-ok által kibocsátott akusztikus jelek lehetővé teszik a környezet pontos feltérképezését, ami különösen fontos az orvostechnika és az endoszkópos in vivo alkalmazások, valamint az ultrahangos radarrendszerek területén. Az alacsony energiafogyasztás és a meglévő MICROS folyamatsorokba való integrálhatóságuk vonzó technológiává teszi a PMUT-okat a kis- és középvállalkozások számára.

A PMUT-ok fő jellemzője a működésük: az elektromos feszültség alakítja a jelátalakító szerkezetét, rezgést hozva létre, amely viszont akusztikus jelet bocsát ki. Ezt a jelet a vizsgált struktúra visszaveri és visszajuttatja a PMUT-ba, ahol újabb rezgést kelt, ezáltal szenzorjelet generál.

Innováció és kutatás

Jelentős előrelépés történt a kutatásban, amikor 2024-ben megjelent a PMUT-k adaptív gyártására vonatkozó szabadalom (DE 10 2023 111 777 A1). Ez a szabadalom költséghatékony kiigazításokat tesz lehetővé, amelyek különösen a kis- és középvállalkozások számára előnyösek. A kutatás minőségét és hatását bizonyítja, hogy az eredmények egy neves tanulmányban jelentek meg a Nature folyóiratban, ami azt jelenti, hogy a ZfM és a Fraunhofer ENAS is szerepel a „PMUT Global Hotspots” világtérképen.

Dr. Chris Stöckel, a ZfM kutatási területvezetője 2025. február 4-én megvédett habilitációs szakdolgozatában intenzív figyelmet szentelt a PMUT technológiának. Ezek az új mikrorendszerek aktívan beépülnek a mindennapi oktatásba és kutatásba, hogy támogassák a szakemberek képesítését a jövő technológiáira. A PMUT-k által kínált lehetőségek nemcsak a technológiai fejlődést jelentik, hanem az interdiszciplináris képzés jelentős előmozdítását is.

Összefoglalva, elmondható, hogy a Chemnitzi Műszaki Egyetem és a Fraunhofer Institute for Electronic Nanosystems ENAS fejlesztései a piezoelektromos ultrahang-átalakítók területén jelentős előrelépést tesznek lehetővé az alkalmazások széles skálájában. Számos iparág számára jelentős előnyök származhatnak ebből az úttörő technológiából.

További információkért kérjük, látogasson el a weboldalra Chemnitzi Műszaki Egyetem és Fraunhofer ENAS.