I termometri stampati in 3D forniscono una visione 4D su microscala

Digitale -Le termocoppie stampate in 3D consentono una misurazione molto precisa della temperatura e delle variazioni di temperatura nel tempo

I ricercatori hanno sviluppato un dispositivo micro-termoelettrico stampato in 3D, che consente la termometria quadridimensionale (3D Spazio + Tempo) su microscala. Questo metodo innovativo affronta le sfide legate all'acquisizione di campi di temperatura dettagliati offrendo allo stesso tempo una risoluzione spaziale più elevata di circa un micrometro. Le reti di sonde termocoppia indipendenti stampate in 3D hanno il potenziale per trasformare il modo in cui studiamo il riscaldamento Joule e il raffreddamento evaporativo in sistemi su microscala, come i microelettrodi.

La termometria, la misurazione della temperatura, svolge un ruolo fondamentale nella comprensione della termodinamica dei processi fisici, chimici e biologici. È inoltre essenziale nella gestione termica della microelettronica, sempre più importante nel settore sanitario, nel cambiamento climatico e in altri aspetti della vita quotidiana. I ricercatori lavorano continuamente per migliorare la sensibilità, la risoluzione spaziale e la scalabilità del termometro per migliorare le misurazioni della temperatura, in particolare nei sistemi microscopici.

Le termocoppie (TC) si sono rivelate vantaggiose per la loro semplice configurazione e il funzionamento passivo, fornendo un disturbo minimo del campione. Tuttavia, ci sono state sfide nella miniaturizzazione dei dispositivi TC per ottenere una termometria ad alta risoluzione spaziale.

Fino ad ora, la termometria quadridimensionale su microscala non è stata possibile a causa delle sfide tecnologiche nella fabbricazione di termocoppie in tre dimensioni.

L’introduzione della stampa 3D nella fabbricazione di dispositivi microtermoelettrici ha superato i limiti affrontati dalle termocoppie tradizionali. La stampa 3D bimetallica utilizzata nella creazione di reti di sonde a termocoppia indipendenti offre una risoluzione spaziale di circa un micrometro. Questo progresso consente l’esplorazione di dinamiche, come il riscaldamento Joule e il raffreddamento evaporativo, su argomenti su microscala come i microelettrodi e i menischi dell’acqua.

Inoltre, la tecnologia di stampa 3D elimina le restrizioni di progettazione imposte dai processi di produzione, aprendo la strada allo sviluppo di microsensori indipendenti o dispositivi microelettronici su chip. La ritrovata capacità di misurare direttamente la termometria 4D su microscala ha il potenziale per rivoluzionare il campo della termodinamica e della gestione termica in varie applicazioni, dalla ricerca scientifica alla vita di tutti i giorni.