3D打印納米諧振器面向小型化和多功能傳感器應(yīng)用

來源：電子工程3D打印  

微電子機(jī)械器件基于在微米級(jí)集成機(jī)械和電子。在日常生活中每天都會(huì)用到它們。例如，在手機(jī)中至少有十幾個(gè)微電子機(jī)械器件用于控不同的動(dòng)作，從移動(dòng)、位置和手機(jī)傾斜監(jiān)測(cè)，以及用于不同波段傳輸和手機(jī)自身的麥克風(fēng)的有源濾波器。

更有意思的是這種極致的納米級(jí)微型器件，由于它其所具有可與單分子交互的敏感性提供了創(chuàng)建慣性、質(zhì)量和力傳感器的可能。

然而，由于納米電子機(jī)械傳感器仍被限制于高昂成本的傳統(tǒng)硅基技術(shù)。相反地，新技術(shù)像3D打印已經(jīng)展現(xiàn)類似的結(jié)構(gòu)可以低成本實(shí)現(xiàn)并且具有固有的功能特性，但是迄今為止作為質(zhì)量傳感器的性能很差。

發(fā)表在NatureCommunication的文章“Reaching silicon-based NEMS performances with 3D printernanomechanical resonators”展示了是怎么從3D打印來獲得機(jī)械納米諧振器，且相比硅基諧振器具有一定的靈敏值，像質(zhì)量因數(shù)、穩(wěn)定性、質(zhì)量敏感性和強(qiáng)度。這項(xiàng)研究是都靈理工大學(xué)和希伯來大學(xué)的合作，是由Ido Cooperstein 和Shlomo Magdassi教授共同研究成果。

不同的納米器件（薄膜、懸臂、橋接）是通過雙光子技術(shù)在新的液體成分中實(shí)現(xiàn)，通過后續(xù)的熱過程去除有機(jī)溶劑，留下具有高剛性和低分散性的陶瓷結(jié)構(gòu)。所獲得的試樣通過Laser Dopper Vibrometry公司進(jìn)行表征。

所制造的納米電子機(jī)械傳感器，經(jīng)過表征所具有的機(jī)械性能與現(xiàn)有的硅基器件相當(dāng)，但是其制造過程更簡單、更快、更具多樣性，多虧其具有增加新的化學(xué)物理功能性的可能。例如，這篇文章所用到的釔鋁石榴石晶體（Nd:YAG）通常被用于紅外范圍的固態(tài)激光源。

這種生產(chǎn)與硅基相媲美且復(fù)雜、小型化器件的能力，通過快捷、簡單3D打印工藝，為增材制造和快速成型領(lǐng)域帶來新視野。