Tehnologie revoluționară cu ultrasunete: cercetătorii Chemnitz stabilesc noi standarde!

Tehnologie revoluționară cu ultrasunete: cercetătorii Chemnitz stabilesc noi standarde!

Oamenii de știință de la Centrul pentru Micro- și Nanotehnologii (ZfM) de la Universitatea de Tehnologie Chemnitz lucrează la o platformă tehnologică revoluționară pentru traductoarele piezoelectrice cu ultrasunete micromecanice, mai bine cunoscute sub numele de PMUT. În strânsă colaborare cu Institutul Fraunhofer pentru Nanosisteme Electronice ENAS, aceștia au dezvoltat o soluție inovatoare care își propune să extindă semnificativ domeniile de aplicare ale tehnologiilor cu ultrasunete. PMUT-urile sunt deosebit de versatile și sunt potrivite pentru imagistica cu ultrasunete non-invazive, optoacustică în tehnologia medicală și analiza materialelor în construcții ușoare.

Aceste convertoare de ultimă generație sunt fabricate folosind micro și nanotehnologii specializate. Deosebit de remarcată este structurarea micromembranelor de siliciu, care sunt prevăzute cu straturi subțiri piezoelectrice din nitrură de aluminiu și nitrură de aluminiu scandiu. Această tehnologie promovează producția durabilă și eficientă din punct de vedere al resurselor, ceea ce este din ce în ce mai important astăzi.

Avantaje tehnice și domenii de aplicare

PMUT-urile se caracterizează prin dimensiunile lor mici și capacitatea mare de integrare, făcându-le superioare convertoarelor în vrac convenționale. De asemenea, necesită doar tensiuni electrice scăzute pentru excitare, ceea ce le face versatile în aplicarea lor. Semnalele acustice pe care le emit PMUT-urile permit cartografierea precisă a mediului, ceea ce este deosebit de important în domeniile tehnologiei medicale și aplicațiilor endoscopice in vivo, precum și în sistemele radar cu ultrasunete. Consumul redus de energie și capacitatea de a le integra în liniile de proces MICROS existente fac din PMUT-urile o tehnologie atractivă pentru întreprinderile mici și mijlocii.

O caracteristică cheie a PMUT-urilor este modul în care funcționează: tensiunea electrică modelează structurile traductorului, creând o oscilație care, la rândul său, emite un semnal acustic. Acest semnal este reflectat de structura investigată și returnat la PMUT, unde creează o altă oscilație, generând astfel un semnal de senzor.

Inovație și cercetare

Un progres semnificativ în cercetare a fost realizat atunci când un brevet pentru fabricarea adaptivă a PMUT-urilor (DE 10 2023 111 777 A1) a fost publicat în 2024. Acest brevet permite ajustări rentabile care beneficiază în special companiile mici și mijlocii. Calitatea și impactul cercetării sunt demonstrate de faptul că rezultatele au fost publicate într-un studiu renumit în revista Nature, ceea ce înseamnă că atât ZfM, cât și Fraunhofer ENAS sunt listate pe harta lumii „PMUT Global Hotspots”.

Dr. Chris Stöckel, managerul domeniului de cercetare al ZfM, a acordat o atenție intensă tehnologiei PMUT în teza sa de abilitare, pe care a susținut-o pe 4 februarie 2025. Aceste noi microsisteme vor fi integrate activ în predarea și cercetarea de zi cu zi pentru a sprijini calificarea specialiștilor pentru tehnologiile viitorului. Oportunitățile pe care le oferă PMUT-urile nu reprezintă doar progres tehnologic, ci și o promovare semnificativă a formării interdisciplinare.

Pe scurt, se poate spune că evoluțiile în domeniul traductoarelor cu ultrasunete piezoelectrice de către Universitatea de Tehnologie Chemnitz și Institutul Fraunhofer pentru Nanosisteme Electronice ENAS au potențialul de a permite progrese semnificative într-o mare varietate de aplicații. O varietate de industrii ar putea beneficia semnificativ de pe urma acestei tehnologii inovatoare.

Pentru mai multe informații vă rugăm să vizitați site-ul web al Universitatea de Tehnologie Chemnitz şi Fraunhofer ENAS.