Tecnologia revolucionária de ultrassom: os pesquisadores de Chemnitz estão estabelecendo novos padrões!

Tecnologia revolucionária de ultrassom: os pesquisadores de Chemnitz estão estabelecendo novos padrões!

Cientistas do Centro de Micro e Nanotecnologias (ZfM) da Universidade de Tecnologia de Chemnitz estão trabalhando em uma plataforma tecnológica inovadora para transdutores ultrassônicos micromecânicos piezoelétricos, mais conhecidos como PMUTs. Em estreita colaboração com o Instituto Fraunhofer de Nanossistemas Eletrônicos ENAS, eles desenvolveram uma solução inovadora que visa expandir significativamente as áreas de aplicação das tecnologias de ultrassom. Os PMUTs são particularmente versáteis e adequados para imagens de ultrassom não invasivas, optoacústica em tecnologia médica e análise de materiais em construções leves.

Esses conversores de última geração são fabricados usando micro e nanotecnologias especializadas. Particularmente digna de nota é a estruturação de micromembranas de silício, que são dotadas de finas camadas piezoelétricas de nitreto de alumínio e nitreto de alumínio e escândio. Esta tecnologia promove uma produção sustentável e eficiente em termos de recursos, o que é cada vez mais importante hoje.

Vantagens técnicas e áreas de aplicação

Os PMUTs são caracterizados por suas pequenas dimensões e alta capacidade de integração, tornando-os superiores aos conversores convencionais. Eles também requerem apenas baixas tensões elétricas para excitação, o que os torna versáteis em sua aplicação. Os sinais acústicos emitidos pelos PMUTs permitem o mapeamento preciso do ambiente, o que é particularmente importante nas áreas de tecnologia médica e aplicações endoscópicas in vivo, bem como em sistemas de radar ultrassônicos. O baixo consumo de energia e a capacidade de integrá-los às linhas de processo MICROS existentes tornam os PMUTs uma tecnologia atraente para pequenas e médias empresas.

Uma característica fundamental dos PMUTs é como eles funcionam: a tensão elétrica molda as estruturas do transdutor, criando uma oscilação que por sua vez emite um sinal acústico. Este sinal é refletido pela estrutura sob investigação e retornado ao PMUT, onde cria outra oscilação, gerando assim um sinal do sensor.

Inovação e pesquisa

Um avanço significativo na pesquisa foi alcançado quando uma patente para fabricação adaptativa de PMUTs (DE 10 2023 111 777 A1) foi publicada em 2024. Esta patente permite ajustes econômicos que beneficiam particularmente as pequenas e médias empresas. A qualidade e o impacto da investigação são demonstrados pelo facto de os resultados terem sido publicados num renomado estudo na revista Nature, o que significa que tanto o ZfM como o Fraunhofer ENAS estão listados no mapa mundial “PMUT Global Hotspots”.

Chris Stöckel, gerente de campo de pesquisa do ZfM, dedicou intensa atenção à tecnologia PMUT em sua tese de habilitação, que defendeu em 4 de fevereiro de 2025. Esses novos microssistemas serão ativamente integrados ao ensino e pesquisa cotidianos para apoiar a qualificação de especialistas para as tecnologias do futuro. As oportunidades que os PMUTs oferecem não representam apenas o progresso tecnológico, mas também uma promoção significativa da formação interdisciplinar.

Em resumo, pode-se dizer que os desenvolvimentos na área de transdutores ultrassônicos piezoelétricos pela Universidade de Tecnologia de Chemnitz e pelo Instituto Fraunhofer de Nanossistemas Eletrônicos ENAS têm o potencial de permitir avanços significativos em uma ampla variedade de aplicações. Uma variedade de indústrias poderia se beneficiar significativamente com esta tecnologia inovadora.

Para mais informações acesse o site da Universidade de Tecnologia de Chemnitz e Fraunhofer ENAS.