Revolucionāra ultraskaņas tehnoloģija: Chemnitz pētnieki nosaka jaunus standartus!

Revolucionāra ultraskaņas tehnoloģija: Chemnitz pētnieki nosaka jaunus standartus!

Kemnicas Tehnoloģiju universitātes Mikro- un nanotehnoloģiju centra (ZfM) zinātnieki strādā pie revolucionāras tehnoloģiju platformas pjezoelektriskiem mikromehāniskiem ultraskaņas devējiem, kas labāk pazīstami kā PMUT. Ciešā sadarbībā ar Fraunhofera elektronisko nanosistēmu institūtu ENAS viņi ir izstrādājuši inovatīvu risinājumu, kura mērķis ir būtiski paplašināt ultraskaņas tehnoloģiju pielietojuma jomas. PMUT ir īpaši daudzpusīgi un ir piemēroti neinvazīvai ultraskaņas attēlveidošanai, optoakustikai medicīnas tehnoloģijās un materiālu analīzei vieglās konstrukcijās.

Šie modernākie pārveidotāji tiek ražoti, izmantojot specializētas mikro un nanotehnoloģijas. Īpaši ievērības cienīga ir silīcija mikromembrānu strukturēšana, kas ir aprīkotas ar pjezoelektriskiem plāniem slāņiem, kas izgatavoti no alumīnija nitrīda un alumīnija skandija nitrīda. Šī tehnoloģija veicina ilgtspējīgu un resursefektīvu ražošanu, kas mūsdienās kļūst arvien svarīgāka.

Tehniskās priekšrocības un pielietojuma jomas

PMUT raksturo mazie izmēri un augsta integrācijas spēja, padarot tos labākus par parastajiem lielapjoma pārveidotājiem. Viņiem arī ir nepieciešams tikai zems elektriskais spriegums ierosināšanai, kas padara tos daudzpusīgus lietošanā. Akustiskie signāli, ko izstaro PMUT, nodrošina precīzu vides kartēšanu, kas ir īpaši svarīgi medicīnas tehnoloģiju un endoskopisko in vivo lietojumu jomās, kā arī ultraskaņas radaru sistēmās. Zemais enerģijas patēriņš un iespēja tos integrēt esošajās MICROS procesu līnijās padara PMUT par pievilcīgu tehnoloģiju maziem un vidējiem uzņēmumiem.

Galvenā PMUT iezīme ir tā, kā tie darbojas: elektriskais spriegums veido devēja struktūras, radot svārstības, kas savukārt izstaro akustisku signālu. Šis signāls tiek atspoguļots pētāmajā struktūrā un tiek atgriezts PMUT, kur tas rada vēl vienu svārstību, tādējādi radot sensora signālu.

Inovācijas un pētniecība

Ievērojams progress pētniecībā tika sasniegts, kad 2024. gadā tika publicēts patents PMUT adaptīvai ražošanai (DE 10 2023 111 777 A1). Šis patents ļauj veikt rentablus pielāgojumus, kas īpaši sniedz labumu maziem un vidējiem uzņēmumiem. Pētījuma kvalitāti un ietekmi pierāda fakts, ka rezultāti publicēti atzītā pētījumā žurnālā Nature, kas nozīmē, ka gan ZfM, gan Fraunhofer ENAS ir iekļautas “PMUT Global Hotspots” pasaules kartē.

Dr. Chris Stöckel, ZfM pētniecības jomas vadītājs, savā habilitācijas darbā, kuru viņš aizstāvēja 2025. gada 4. februārī, intensīvu uzmanību veltīja PMUT tehnoloģijai. Šīs jaunās mikrosistēmas tiks aktīvi integrētas ikdienas mācībās un pētniecībā, lai atbalstītu speciālistu kvalifikāciju nākotnes tehnoloģijām. PMUT piedāvātās iespējas atspoguļo ne tikai tehnoloģisko progresu, bet arī būtisku starpdisciplināras apmācības veicināšanu.

Rezumējot, var teikt, ka Chemnicas Tehnoloģiju universitātes un Fraunhofera elektronisko nanosistēmu institūta ENAS attīstība pjezoelektrisko ultraskaņas devēju jomā var dot ievērojamu progresu visdažādākajos lietojumos. Daudzas nozares varētu gūt ievērojamu labumu no šīs revolucionārās tehnoloģijas.

Lai iegūtu papildinformāciju, lūdzu, apmeklējiet vietni Kemnicas Tehnoloģiju universitāte un Fraunhofera ENAS.