Wetenschappers ontwikkelen samengestelde versnellingsmeter voor extreme omgevingen

De vraag naar micro-elektromechanische systemen (MEMS) die bestand zijn tegen zware omstandigheden groeit. Op silicium gebaseerde MEMS worstelen onder extreme omstandigheden, beperkt door hun prestaties bij hogere temperaturen. Siliciumcarbide (SiC) onderscheidt zich als een veelbelovende oplossing en biedt ongeëvenaarde thermische, elektrische en mechanische voordelen voor het creëren van duurzame MEMS.

Ondanks het potentieel ervan wordt de ontwikkeling van SiC MEMS uitgedaagd door de complexiteit van bulkmicrobewerking, waardoor innovatieve strategieën nodig zijn om de sterke punten van SiC bij het vervaardigen van robuuste apparaten te benutten. Als reactie daarop hebben wetenschappers een versnellingsmeter gemaakt met behulp van een nieuw composiet van siliciumcarbide-koolstof nanobuisjes (SiC-CNT), dat bestand is tegen ernstige omgevingsstress.

Gepubliceerd in Microsystemen en nano-engineering in april 2024 onthult dit onderzoek een revolutionaire materiaalfusie, waarbij de duurzaamheid van SiC wordt gecombineerd met de veelzijdigheid en geleidende eigenschappen van CNT’s.

Dit werk combineert de veerkracht van SiC met de veelzijdigheid van CNT’s. De aanpak van het team omvat het laten groeien van een CNT-array en het verdichten ervan met amorf SiC via chemische dampafzetting, waardoor een materiaal ontstaat met uitstekende mechanische sterkte, superieure elektrische geleidbaarheid en hoge thermische stabiliteit.

Dit SiC-CNT-composiet maakt de productie mogelijk van structuren met een hoge aspectverhouding, cruciaal voor de gevoeligheid en efficiëntie van MEMS-apparaten, terwijl robuuste prestaties worden gegarandeerd bij extreme temperaturen en corrosieve omgevingen.

Professor Sten Vollebregt, de hoofdonderzoeker, verklaarde: “Deze vooruitgang overwint niet alleen langdurige fabricage-uitdagingen, maar verbetert ook aanzienlijk de mechanische en elektrische eigenschappen van MEMS-apparaten. Onze SiC-CNT-composietversnellingsmeters staan ​​klaar om een ​​revolutie teweeg te brengen in de inzet van MEMS in omgevingen waar conventionele apparaten kunnen simpelweg niet overleven.”

De gefabriceerde capacitieve versnellingsmeter demonstreerde het potentieel van het composiet in MEMS-toepassingen, met name voor apparaten die gebruik vereisen in omgevingen met hoge temperaturen, hoge straling en corrosie. Dergelijke versnellingsmeters zijn van cruciaal belang voor monitoringsystemen in de ruimtevaart, de automobielsector en de industrie, waar betrouwbaarheid onder extreme omstandigheden van het grootste belang is.