Um esquema do acelerômetro. a Estrutura típica de um acelerômetro tipo pente MEMS, b mola de meandro único, c mola de meandro duplo. Crédito:Microssistemas e Nanoengenharia (2024). DOI:10.1038/s41378-024-00672-x A demanda por sistemas microeletromecânicos (MEMS) resilientes a ambientes agressivos está crescendo. Os MEMS à base de silício lutam sob condições extremas, limitados pelo seu desempenho em temperaturas elevadas. O carboneto de silício (SiC) se destaca como uma solução promissora, oferecendo vantagens térmicas, elétricas e mecânicas incomparáveis para a criação de MEMS duradouros.
Apesar do seu potencial, o desenvolvimento do SiC MEMS é desafiado pelas complexidades da microusinagem em massa, exigindo estratégias inovadoras para aproveitar os pontos fortes do SiC na criação de dispositivos robustos. Em resposta, os cientistas criaram um acelerômetro usando um novo composto de carboneto de silício-nanotubo de carbono (SiC-CNT), capaz de suportar severo estresse ambiental.
Publicado em Microssistemas e Nanoengenharia em abril de 2024, esta pesquisa revela uma fusão revolucionária de materiais, mesclando a durabilidade do SiC com a versatilidade e qualidades condutoras dos CNTs.
Este trabalho mescla a resiliência do SiC com a versatilidade dos CNTs. A abordagem da equipe envolve o crescimento de uma matriz de CNT e sua densificação com SiC amorfo por meio de deposição química de vapor, criando um material com excelente resistência mecânica, condutividade elétrica superior e alta estabilidade térmica.
Este compósito SiC-CNT permite a produção de estruturas de alta proporção, cruciais para a sensibilidade e eficiência dos dispositivos MEMS, garantindo ao mesmo tempo um desempenho robusto em temperaturas extremas e ambientes corrosivos.
O professor Sten Vollebregt, pesquisador principal, afirmou:"Este avanço não apenas supera desafios de fabricação de longa data, mas também melhora significativamente as propriedades mecânicas e elétricas dos dispositivos MEMS. Nossos acelerômetros compostos SiC-CNT estão preparados para revolucionar a implantação de MEMS em ambientes onde os convencionais dispositivos simplesmente não podem sobreviver."
O acelerômetro capacitivo fabricado mostrou o potencial do compósito em aplicações MEMS, especialmente para dispositivos que requerem operação em ambientes corrosivos, de alta temperatura e alta radiação. Esses acelerômetros são essenciais para sistemas de monitoramento aeroespacial, automotivo e industrial, onde a confiabilidade sob condições extremas é fundamental.
