Mittwoch, 19. Januar 2022

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3D-Druck verspricht kostengünstige und schnell produzierbare Sensoren

Wir benutzen es die ganze Zeit, aber wir wissen es nicht; Allein in unserem Handy können wir etwa zehn zählen, um verschiedene Funktionen zu regulieren.
Worüber reden wir? Des MEMS: mikroelektromechanische Geräte, gekennzeichnet durchIntegration von elektrischen und mechanischen Komponenten im mikrometrischen Maßstab.

Die Explosion von Nanometern

Die Forschung bewegt sich in Richtung einer noch stärkeren Miniaturisierung, nämlich i Nanogeräte (NEMS)
Dieser Miniaturisierungsprozess ermöglicht die Realisierung von Trägheits-, Massen- und Kraftsensoren mit einer solchen Empfindlichkeit, dass sie mit einzelnen Molekülen interagieren können.

Und wenn im Moment die Verbreitung von NEMS-Sensoren durch die hohen Herstellungskosten siliziumbasierter Technologien begrenzt ist, könnte sich ab heute etwas ändern.

Die Nähe zu den Silizium-Resonatoren

Il Politecnico di Torino und die Hebrew University of Jerusalem haben die Ergebnisse ihrer Forschungen in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Der Titel fasst die Zielsetzung treffend zusammen: Erreichen von siliziumbasierten NEMS-Leistungen mit 3D-gedruckten nanomechanischen Resonatoren.
Die Diskussion zeigt, wie es möglich ist, durch additive Fertigung mechanische Nanoresonatoren mit Qualität, Frequenzstabilität und Massen- und Festigkeitsempfindlichkeit vergleichbar mit denen von Siliziumresonatoren.

Die Methode

Die Zwei-Photonen-Polymerisation, gefolgt von einem thermischen Prozess, bei dem der organische Anteil entfernt wird und eine Keramikstruktur mit hoher Steifigkeit und geringer interner Dissipation zurückbleibt, hat es möglich gemacht, Nanovorrichtungen mit unterschiedlichen Geometrien zu erhalten.
Die so hergestellten Proben werden dann durch Doppler-Vibrometrie charakterisiert.

Die Perspektiven

Das eben beschriebene Verfahren erweist sich als wesentlich einfacher, schneller und vielseitiger als die derzeit eingesetzten Technologien.
In der Lage zu sein, eine Leistung ähnlich der von Silizium mit einem Prozess von Drucken 3D verspricht daher eine schnelle und kostengünstige Produktion multifunktionaler Sensoren immer kleinerer Abmessungen.

Quellen: poliflash.polito.it, Industriaitaliana.it

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