Revoliucinė ultragarso technologija: Chemnitz mokslininkai nustato naujus standartus!

Revoliucinė ultragarso technologija: Chemnitz mokslininkai nustato naujus standartus!

Chemnico technologijos universiteto Mikro- ir nanotechnologijų centro (ZfM) mokslininkai kuria novatorišką pjezoelektrinių mikromechaninių ultragarsinių keitiklių, geriau žinomų kaip PMUT, technologijų platformą. Glaudžiai bendradarbiaudami su Fraunhoferio elektroninių nanosistemų institutu ENAS, jie sukūrė novatorišką sprendimą, kuriuo siekiama žymiai išplėsti ultragarso technologijų taikymo sritis. PMUT yra ypač universalūs ir tinkami neinvaziniam ultragarsiniam vaizdavimui, optoakustikai medicinos technologijose ir medžiagų analizei lengvose konstrukcijose.

Šie moderniausi keitikliai gaminami naudojant specializuotas mikro ir nanotechnologijas. Ypač atkreiptinas dėmesys į silicio mikromembranų struktūrą, kuri yra padengta pjezoelektriniais plonais sluoksniais, pagamintais iš aliuminio nitrido ir aliuminio skandžio nitrido. Ši technologija skatina tvarią ir efektyviai išteklius naudojančią gamybą, kuri šiandien tampa vis svarbesnė.

Techniniai pranašumai ir pritaikymo sritys

PMUT pasižymi mažais matmenimis ir didele integravimo galimybėmis, todėl jie yra pranašesni už įprastus masinius keitiklius. Jiems taip pat reikalinga tik žema elektros įtampa sužadinimui, todėl jie yra universalūs. Akustiniai signalai, kuriuos skleidžia PMUT, leidžia tiksliai sudaryti aplinkos žemėlapius, o tai ypač svarbu medicinos technologijų ir endoskopinių in vivo taikymo srityse, taip pat ultragarsinių radarų sistemose. Mažas energijos suvartojimas ir galimybė juos integruoti į esamas MICROS procesų linijas daro PMUT patrauklia technologija mažoms ir vidutinėms įmonėms.

Pagrindinė PMUT ypatybė yra tai, kaip jie veikia: elektros įtampa formuoja keitiklio struktūras, sukurdama virpesius, kurie savo ruožtu skleidžia akustinį signalą. Šį signalą atspindi tiriama struktūra ir grąžina į PMUT, kur sukuria dar vieną virpesį, taip generuodamas jutiklio signalą.

Inovacijos ir tyrimai

Didelė pažanga mokslinių tyrimų srityje buvo pasiekta, kai 2024 m. buvo paskelbtas adaptyvios PMUT gamybos patentas (DE 10 2023 111 777 A1). Šis patentas suteikia galimybę ekonomiškai efektyviai pritaikyti, ypač naudingą mažoms ir vidutinėms įmonėms. Tyrimo kokybę ir poveikį įrodo faktas, kad rezultatai buvo paskelbti garsiame tyrime Nature žurnale, o tai reiškia, kad tiek ZfM, tiek Fraunhofer ENAS yra įtraukti į „PMUT Global Hotspots“ pasaulio žemėlapį.

Dr. Chris Stöckel, ZfM tyrimų srities vadovas, savo habilitacijos darbe, kurį apgynė 2025 m. vasario 4 d., intensyvų dėmesį skyrė PMUT technologijai. Šios naujos mikrosistemos bus aktyviai integruojamos į kasdienį mokymą ir mokslinius tyrimus, siekiant paremti specialistų kvalifikaciją ateities technologijoms. PMUT siūlomos galimybės ne tik atspindi technologinę pažangą, bet ir reikšmingą tarpdisciplininio mokymo skatinimą.

Apibendrinant galima teigti, kad Chemnitzo technologijos universiteto ir Fraunhoferio elektroninių nanosistemų instituto ENAS plėtra pjezoelektrinių ultragarsinių keitiklių srityje gali suteikti didelę pažangą įvairiose programose. Įvairios pramonės šakos galėtų gauti daug naudos iš šios novatoriškos technologijos.

Norėdami gauti daugiau informacijos, apsilankykite svetainėje Chemnico technologijos universitetas ir Fraunhoferis ENAS.