La domanda di sistemi microelettromeccanici (MEMS) resistenti agli ambienti difficili è in crescita. I MEMS a base di silicio lottano in condizioni estreme, limitati dalle loro prestazioni a temperature elevate. Il carburo di silicio (SiC) si distingue come una soluzione promettente, offrendo vantaggi termici, elettrici e meccanici senza pari per la creazione di MEMS durevoli.
Nonostante il suo potenziale, lo sviluppo dei MEMS SiC è messo alla prova dalle complessità della microlavorazione di massa, che richiede strategie innovative per sfruttare i punti di forza del SiC nella realizzazione di dispositivi robusti. In risposta, gli scienziati hanno realizzato un accelerometro utilizzando un nuovo composito di carburo di silicio e nanotubi di carbonio (SiC-CNT), in grado di resistere a gravi stress ambientali.
Pubblicato in Microsistemi e nanoingegneria nell'aprile 2024, questa ricerca svela una fusione di materiali rivoluzionaria, unendo la durabilità del SiC con la versatilità e le qualità conduttive dei CNT.
Questo lavoro unisce la resilienza del SiC con la versatilità dei CNT. L'approccio del team prevede la crescita di una matrice di CNT e la sua densificazione con SiC amorfo tramite deposizione di vapore chimico, creando un materiale con eccezionale resistenza meccanica, conduttività elettrica superiore ed elevata stabilità termica.
Questo composito SiC-CNT consente la produzione di strutture con proporzioni elevate, cruciali per la sensibilità e l'efficienza dei dispositivi MEMS, garantendo al tempo stesso prestazioni robuste a temperature estreme e ambienti corrosivi.
Il professor Sten Vollebregt, il ricercatore capo, ha dichiarato:"Questo progresso non solo supera le sfide di fabbricazione di lunga data, ma migliora anche in modo significativo le proprietà meccaniche ed elettriche dei dispositivi MEMS. I nostri accelerometri compositi SiC-CNT sono pronti a rivoluzionare l'implementazione dei MEMS in ambienti in cui i sistemi convenzionali i dispositivi semplicemente non possono sopravvivere."
L'accelerometro capacitivo fabbricato ha mostrato il potenziale del composito nelle applicazioni MEMS, in particolare per i dispositivi che richiedono il funzionamento in ambienti ad alta temperatura, radiazioni elevate e corrosivi. Tali accelerometri sono fondamentali per i sistemi di monitoraggio aerospaziale, automobilistico e industriale, dove l'affidabilità in condizioni estreme è fondamentale.
Ulteriori informazioni: Jiarui Mo et al, Un accelerometro microlavorato con superficie ad alto rapporto d'aspetto basato su un materiale composito SiC-CNT, Microsistemi e nanoingegneria (2024). DOI:10.1038/s41378-024-00672-x
Informazioni sul giornale: Microsistemi e nanoingegneria
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