3D打印纳米谐振器面向小型化和多功能传感器应用

3D打印资讯
2021
11/24
08:55
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来源:电子工程3D打印  

微电子机械器件基于在微米级集成机械和电子。在日常生活中每天都会用到它们。例如,在手机中至少有十几个微电子机械器件用于控不同的动作,从移动、位置和手机倾斜监测,以及用于不同波段传输和手机自身的麦克风的有源滤波器。

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更有意思的是这种极致的纳米级微型器件,由于它其所具有可与单分子交互的敏感性提供了创建惯性、质量和力传感器的可能。

然而,由于纳米电子机械传感器仍被限制于高昂成本的传统硅基技术。相反地,新技术像3D打印已经展现类似的结构可以低成本实现并且具有固有的功能特性,但是迄今为止作为质量传感器的性能很差。

发表在NatureCommunication的文章“Reaching silicon-based NEMS performances with 3D printernanomechanical resonators”展示了是怎么从3D打印来获得机械纳米谐振器,且相比硅基谐振器具有一定的灵敏值,像质量因数、稳定性、质量敏感性和强度。这项研究是都灵理工大学和希伯来大学的合作,是由Ido Cooperstein 和Shlomo Magdassi教授共同研究成果。

不同的纳米器件(薄膜、悬臂、桥接)是通过双光子技术在新的液体成分中实现,通过后续的热过程去除有机溶剂,留下具有高刚性和低分散性的陶瓷结构。所获得的试样通过Laser Dopper Vibrometry公司进行表征。

所制造的纳米电子机械传感器,经过表征所具有的机械性能与现有的硅基器件相当,但是其制造过程更简单、更快、更具多样性,多亏其具有增加新的化学物理功能性的可能。例如,这篇文章所用到的钇铝石榴石晶体(Nd:YAG)通常被用于红外范围的固态激光源。

这种生产与硅基相媲美且复杂、小型化器件的能力,通过快捷、简单3D打印工艺,为增材制造和快速成型领域带来新视野。


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