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3D打印纳米谐振器:走向小型化和多功能传感器

纳米技术 2022-08-04 23:58:09

作者:都灵理工大学 信用:Pixabay/CC0公共领域 微机电装置(MEMS)是基于微米级的机械和电子元件的集成

我们都在日常生活中持续使用它们:例如,在我们的手机中,至少有十几个微机电系统,它们调节手机的运动、位置和倾斜度监控等不同活动;不同传输频段的有源滤波器和麦克风本身

更令人感兴趣的是这些设备的纳米级微型化(NEMS),因为它提供了创建惯性、质量和力传感器的可能性,这些传感器的灵敏度可以与单个分子相互作用

然而,NEMS传感器的扩散仍然受到传统硅基技术的高制造成本的限制

相反,3D打印等新技术表明,可以以低成本创建类似的结构,并具有有趣的内在功能,但迄今为止,质量传感器的性能很差

发表在《自然通讯》上的文章“用3D打印机纳米机械谐振器达到硅基NEMS性能”展示了如何从3D打印中获得机械纳米谐振器,其品质因数、公开的稳定性、质量灵敏度和强度等品质因数与硅谐振器相当

这项研究是都灵理工大学(Stefano Stassi和应用科学技术部的Carlo Ricciardi)合作的结果;和MPNMT小组的Mauro Tortello和Fabrizio Pirri)和耶路撒冷希伯来大学,由Ido Cooperstein和Shlomo Magdassi研究

不同的纳米器件(膜、悬臂、桥)通过在新的液体组合物上的双光子聚合获得,随后是去除有机成分的热处理,留下具有高刚性和低内部耗散的陶瓷结构

然后用激光多普勒振动测量法表征如此获得的样品

斯特凡诺·斯塔西解释说:“我们制造和表征的NEMS具有与当前硅器件一致的机械性能,但它们是通过更简单、更快速和更通用的工艺获得的,因此也有可能增加新的化学-物理功能。”

例如,文章中使用的材料是钕:钇铝石榴石,通常用作红外范围内的固态激光源

" Shlomo Magdassi说:“通过快速简单的3D打印工艺,制造出性能类似于硅的复杂微型器件的能力,为添加剂制造和快速制造领域带来了新的视野。”

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