Efterfrågan på mikroelektromekaniska system (MEMS) som är motståndskraftiga mot tuffa miljöer växer. Kiselbaserade MEMS kämpar under extrema förhållanden, begränsade av deras prestanda vid förhöjda temperaturer. Kiselkarbid (SiC) framstår som en lovande lösning som erbjuder oöverträffade termiska, elektriska och mekaniska fördelar för att skapa bestående MEMS.
Trots sin potential utmanas utvecklingen av SiC MEMS av krångligheterna med bulkmikrobearbetning, vilket kräver innovativa strategier för att utnyttja SiC:s styrkor i att skapa robusta enheter. Som svar har forskare skapat en accelerometer med hjälp av ett nytt kiselkarbid-kol nanorör (SiC-CNT) komposit, som kan uthärda allvarlig miljöpåfrestning.
Publicerad i Microsystems &Nanoengineering i april 2024 avslöjar den här forskningen en revolutionerande materialfusion, som kombinerar SiC:s hållbarhet med CNT:s mångsidighet och ledande egenskaper.
Detta arbete förenar motståndskraften hos SiC med mångsidigheten hos CNT. Teamets tillvägagångssätt innebär att odla en CNT-array och förtäta den med amorf SiC via kemisk ångavsättning, vilket skapar ett material med enastående mekanisk styrka, överlägsen elektrisk ledningsförmåga och hög termisk stabilitet.
Denna SiC-CNT-komposit möjliggör produktion av strukturer med högt bildförhållande, avgörande för känsligheten och effektiviteten hos MEMS-enheter, samtidigt som den säkerställer robust prestanda i extrema temperaturer och korrosiva miljöer.
Professor Sten Vollebregt, ledande forskare, sa:"Detta framsteg övervinner inte bara långvariga tillverkningsutmaningar utan förbättrar också avsevärt de mekaniska och elektriska egenskaperna hos MEMS-enheter. Våra SiC-CNT-kompositaccelerometrar är redo att revolutionera utbyggnaden av MEMS i miljöer där konventionella enheter kan helt enkelt inte överleva."
Den tillverkade kapacitiva accelerometern visade upp kompositens potential i MEMS-tillämpningar, särskilt för enheter som kräver drift i miljöer med hög temperatur, hög strålning och korrosiva miljöer. Sådana accelerometrar är avgörande för flyg-, bil- och industriövervakningssystem, där tillförlitlighet under extrema förhållanden är av största vikt.
Mer information: Jiarui Mo et al, En mikrobearbetad accelerometer med högt sidförhållande baserad på ett SiC-CNT-kompositmaterial, Microsystems &Nanoengineering (2024). DOI:10.1038/s41378-024-00672-x
Journalinformation: Mikrosystem och nanoteknik
Tillhandahålls av TranSpread
