Monitoimisia anturimateriaaleja

Kehitetyt mikroelektroniikan rakenteet ovat yhteensopivia vakiintuneen piitekniikan kanssa. Rakenteet on valmistettu lyijyttömistä ferrosähköisistä oksiyhdisteistä, jotka saostuvat plasmaympäristössä, kuten ohuet nanokokoiset kalvot piisubstraateille.

Nämä mikroelektroniset rakenteet osoittavat pietso- ja pyrosähköisiä vaikutuksia, joten ne kykenevät reagoimaan molempiin eli paineen ja lämpötilan muutoksiin.

Näiden kahden vaikutuksen samanaikaisen esiintymisen aiheuttamat signaalit voidaan erottaa sopivilla elektrodiliitännöillä ja ne on käsiteltävä erikseen, koska yksi niistä tuottaa vaihtovirtasignaalin (pietsosähköinen) ja toinen (pyroelektrinen) tasavirtasignaalin.

Tähän päivään mennessä saavutettuihin tuloksiin liittyy anturipinnoitteiden nanorakenteita, joiden koko on muutama neliömillimetriä. Ne koostuvat nanoputkista, joiden halkaisija on alle 100 nm ja jotka on täytetty pietsosähköisillä nanolangoilla.

Temppu parantaa rakenteen herkkyyttä kolminkertaisesti verrattuna tavanomaisiin materiaaleihin ja anturitekniikan nykyarkkitehtuureihin. Syy tähän käyttäytymiseen johtuu kasvaneesta pinta-ala/tilavuus suhteesta.

Immanuel Kant Baltic Federal Universityn fyysikot (IKBFU) ovat puolestaan menestyksekkäästi testanneet uutta magneettista mikrolankaperustaista konseptia ”älykkäiden” komposiittien tuottamiseksi. Uudet komposiitit liittyvät multiferroisten luokan materiaaleihin, joilla on vastavuoroisesti hallitut magneettiset ja sähköiset ominaisuudet.

Koostumuksissa havaittuja vaikutuksia pidetään tulevaisuuden alustana luoda uusia laitteita energiamuuttajista erittäin herkkiin antureihin. Sellaiset magneettiset elektroniikka-anturit ovat biolääketieteessä erittäin kysyttyjä.

IKBFU Laboratory of Novel Magnetic Materialisin tieteilijöillä on idea käyttää amorfista mikrolankakomposiittia magneettisena komponenttina. Tämä lähestymistapa antaa tutkijoille mahdollisuuden saada kompaktit ihmisen hiuksien paksuiset anturit, jotka pystyvät rekisteröimään jopa erittäin heikkoja magneettikenttiä.

Anturien prototyyppejä on jo olemassa ja tutkimusta jatketaan anturien toimintaominaisuuksien parantamiseksi.

Esimerkiksi seuraava askel on saada tällainen komposiitti joustavaan pietsopolymeerimatriisiin. Tämä olisi uusi askel kehittää magnetoelektronista anturia ihmisten parametrien seuraamiseksi.

Aiheesta aiemmin:

Kolme mittausta yhdellä selluanturilla

Hämähäkin aisteja autonomisille koneille