3D プリントされた温度計により、マイクロスケールでの 4D 洞察が得られます

デジタル -3D プリントされた熱電対により、温度と温度の経時変化を非常に正確に測定できます。

研究者らは、マイクロスケールでの 4 次元 (3D 空間 + 時間) 温度測定を可能にする、3D プリントされたマイクロ熱電デバイスを開発しました。 この革新的な方法は、約 1 マイクロメートルのより高い空間分解能を提供しながら、詳細な温度フィールドを取得する際の課題に対処します。 3D プリントされた自立型熱電対プローブ ネットワークは、微小電極などのマイクロスケール システムにおけるジュール加熱と蒸発冷却の研究方法を変える可能性を秘めています。

温度の測定である温度測定は、物理的、化学的、生物学的プロセスの熱力学を理解する上で重要な役割を果たします。 また、マイクロエレクトロニクスの熱管理にも不可欠であり、医療、気候変動、日常生活のその他の側面においてますます重要性が高まっています。 研究者は、特に顕微鏡システムにおけるより良い温度測定を実現するために、温度計の感度、空間分解能、拡張性の向上に向けて継続的に取り組んできました。

熱電対 (TC) は、シンプルな構成と受動的な動作で有利であることが証明されており、サンプルの妨害を最小限に抑えます。 しかし、高空間分解能の温度測定を達成するために TC デバイスを小型化するには課題がありました。

これまで、熱電対を三次元で製造する際の技術的課題により、マイクロスケールでの四次元温度測定は不可能でした。

マイクロ熱電デバイスの製造における 3D プリンティングの導入により、従来の熱電対が直面していた制限が克服されました。 自立型熱電対プローブ ネットワークの作成に使用されるバイメタル 3D プリンティングは、約 1 マイクロメートルの空間分解能を提供します。 この進歩により、微小電極や水メニスカスなどのマイクロスケールの対象におけるジュール加熱や蒸発冷却などのダイナミクスの探索が可能になります。

さらに、3D プリンティング技術により、製造プロセスによって課せられる設計上の制約が排除され、オンチップの自立型マイクロセンサーやマイクロ電子デバイスの開発への道が開かれます。 マイクロスケールで 4D 温度測定を直接測定できる新たな機能は、科学研究から日常生活に至るまで、さまざまな用途における熱力学および熱管理の分野に革命をもたらす可能性があります。