3D-печатные термометры дают 4D-изображение на микроуровне

Цифровой -Термопары, напечатанные на 3D-принтере, позволяют очень точно измерять температуру и ее изменения во времени.

Исследователи разработали 3D-печатное микротермоэлектрическое устройство, позволяющее проводить четырехмерную (3D-пространство + время) термометрию на микромасштабе. Этот инновационный метод решает проблемы получения детальных температурных полей, обеспечивая при этом более высокое пространственное разрешение примерно в один микрометр. Напечатанные на 3D-принтере отдельно стоящие сети термопар могут изменить подходы к изучению джоулевого нагрева и испарительного охлаждения в микромасштабных системах, таких как микроэлектроды.

Термометрия, измерение температуры, играет жизненно важную роль в понимании термодинамики физических, химических и биологических процессов. Это также важно для управления температурным режимом микроэлектроники, которая становится все более важной в здравоохранении, борьбе с изменением климата и других аспектах повседневной жизни. Исследователи постоянно работают над улучшением чувствительности термометра, пространственного разрешения и масштабируемости для более эффективных измерений температуры, особенно в микроскопических системах.

Термопары (ТС) доказали свою эффективность благодаря своей простой конфигурации и пассивному функционированию, обеспечивающему минимальное воздействие на образец. Однако возникли проблемы с миниатюризацией устройств TC для достижения термометрии с высоким пространственным разрешением.

До сих пор четырехмерная термометрия на микроуровне была невозможна из-за технологических проблем при изготовлении трехмерных термопар.

Внедрение 3D-печати в производстве микротермоэлектрических устройств позволило преодолеть ограничения, с которыми сталкиваются традиционные термопары. Биметаллическая 3D-печать, используемая при создании отдельно стоящих сетей термопар, обеспечивает пространственное разрешение примерно один микрометр. Это достижение позволяет исследовать динамику, такую ​​как джоулево нагрев и испарительное охлаждение, на микромасштабных объектах, таких как микроэлектроды и водные мениски.

Более того, технология 3D-печати устраняет ограничения на проектирование, налагаемые производственными процессами, открывая путь для разработки встроенных в кристалл автономных микросенсоров или микроэлектронных устройств. Вновь обретенная способность напрямую измерять 4D-термометрию на микромасштабе может произвести революцию в области термодинамики и управления температурным режимом в различных приложениях, от научных исследований до повседневной жизни.