En mikrometerskala, trycksensor för låg energiförbrukning har utvecklats av KAUST-forskare, med potentiella tillämpningar i vakuummiljöer.

Sensorer är gränssnittet mellan automatiserade system, som datorer och robotar, och deras miljö. Sensorer mäter ljus, temperatur, rörelse, massa, tryck, position och mycket mer. Trycket är att göra sensorerna mindre, så att de kan integreras i bärbara produkter. Trycksensorer, till exempel, används i industriell kontroll, sjukvård, medicinska tester och meteorologi. Beroende på applikation, dessa sensorer måste vara känsliga för små förändringar, snabbt att svara på dessa förändringar, och arbeta över ett brett spektrum av tryck.

Nouha Alcheikh, Amal Hajjaj och Mohammad Younis har nu utvecklat en känslig tryckmikrosensor baserad på en vibrerande stråle av kisel bara 800 mikrometer lång, 25 mikrometer bred och 1,5 mikrometer tjock. "Vi har utvecklat en skalbar och känslig mikrotryckssensor som fungerar över ett utökat tryckområde i nanoregimen, säger Alcheikh.

En upphängd stråle kommer att svänga med en resonansfrekvens som bestäms av dess massa, längd, densitet och styvhet. När en ström passerar genom strålen, det blir varmare och börjar böjas. Denna ökade krökning ökar strålens styvhet och flyttar således resonansfrekvensen. Luft som omger strålen kyler ner den:ju högre tryck, ju mer luft, desto bättre kylning. Således, strålens resonansfrekvens, som kan mätas elektriskt, är relaterat till trycket.

Enheten som teamet skapade fungerar över ett brett spektrum av tryck, från 0,038 Torr till 200 Torr (atmosfärstrycket är 760 Torr). Sensorn har en känslighet på 2689 x 10 ^-6 / Torr.

Teamet visade också att sensorn kan skräddarsys för en specifik applikation genom att ändra strålens tjocklek. De simulerade strålens funktion för att visa att känsligheten blir högre för en tunnare mikrostråle, men en tjockare stråle förbrukar mer energi. Således, en optimal tjocklek kan beräknas för bästa känslighet vid låga eller höga tryck, beroende på målmiljön för enheten.

"Vi har tur som har förmågan att utforska vilda och nya idéer, som denna nya trycksensor, tack vare de toppmoderna faciliteterna på KAUST, " säger Younis. "Jag hoppas kunna fortsätta använda denna möjlighet för att ta detta enhetskoncept till kommersialisering."