Revolusjonerende ultralydteknologi: Chemnitz-forskere setter nye standarder!

Revolusjonerende ultralydteknologi: Chemnitz-forskere setter nye standarder!

Forskere ved Center for Micro- and Nanotechnologies (ZfM) ved Chemnitz University of Technology jobber med en banebrytende teknologiplattform for piezoelektriske mikromekaniske ultralydsvingere, bedre kjent som PMUT-er. I nært samarbeid med Fraunhofer Institute for Electronic Nanosystems ENAS har de utviklet en innovativ løsning som tar sikte på å utvide bruksområdene til ultralydteknologier betydelig. PMUT-er er spesielt allsidige og egner seg for ikke-invasiv ultralydavbildning, optoakustikk innen medisinsk teknologi og materialanalyse i lettvektskonstruksjon.

Disse toppmoderne omformerne er produsert ved hjelp av spesialisert mikro- og nanoteknologi. Spesielt bemerkelsesverdig er struktureringen av silisiummikromembraner, som er utstyrt med piezoelektriske tynne lag laget av aluminiumnitrid og aluminiumskandiumnitrid. Denne teknologien fremmer bærekraftig og ressurseffektiv produksjon, som blir stadig viktigere i dag.

Tekniske fordeler og bruksområder

PMUT-er kjennetegnes av sine små dimensjoner og høye integreringsevne, noe som gjør dem overlegne i forhold til konvensjonelle bulkkonvertere. De krever også bare lave elektriske spenninger for eksitasjon, noe som gjør dem allsidige i bruken. De akustiske signalene som PMUT-er sender ut muliggjør nøyaktig kartlegging av miljøet, noe som er spesielt viktig innen medisinsk teknologi og endoskopiske in-vivo-applikasjoner samt i ultralydradarsystemer. Det lave strømforbruket og muligheten til å integrere dem i eksisterende MICROS-prosesslinjer gjør PMUT-er til en attraktiv teknologi for små og mellomstore bedrifter.

En nøkkelfunksjon ved PMUT-er er hvordan de fungerer: elektrisk spenning former strukturene til transduseren, og skaper en oscillasjon som igjen sender ut et akustisk signal. Dette signalet reflekteres av strukturen som undersøkes og returneres til PMUT, hvor det skaper en ny oscillasjon, og dermed genererer et sensorsignal.

Innovasjon og forskning

Et betydelig fremskritt innen forskning ble oppnådd da et patent for adaptiv produksjon av PMUT-er (DE 10 2023 111 777 A1) ble publisert i 2024. Dette patentet muliggjør kostnadseffektive justeringer som spesielt kommer små og mellomstore bedrifter til gode. Kvaliteten og virkningen av forskningen demonstreres av det faktum at resultatene ble publisert i en anerkjent studie i tidsskriftet Nature, som betyr at både ZfM og Fraunhofer ENAS er oppført på verdenskartet "PMUT Global Hotspots".

Dr. Chris Stöckel, ZfMs forskningsfeltsjef, viet intensiv oppmerksomhet til PMUT-teknologi i sin habiliteringsavhandling, som han forsvarte 4. februar 2025. Disse nye mikrosystemene vil bli aktivt integrert i hverdagsundervisning og forskning for å støtte kvalifiseringen av spesialister for fremtidens teknologier. Mulighetene som PMUT-er tilbyr representerer ikke bare teknologisk fremgang, men også en betydelig promotering av tverrfaglig opplæring.

Oppsummert kan det sies at utviklingen innen piezoelektriske ultralydtransdusere fra Chemnitz University of Technology og Fraunhofer Institute for Electronic Nanosystems ENAS har potensialet til å muliggjøre betydelige fremskritt i en lang rekke applikasjoner. En rekke bransjer kan dra betydelig nytte av denne banebrytende teknologien.

For mer informasjon vennligst besøk nettsiden til Chemnitz teknologiske universitet og Fraunhofer ENAS.