Les thermomètres imprimés en 3D donnent un aperçu 4D à l'échelle microscopique

Numérique -Les thermocouples imprimés en 3D permettent une mesure très précise de la température et des changements de température dans le temps

Des chercheurs ont mis au point un dispositif micro-thermoélectrique imprimé en 3D, permettant une thermométrie en quatre dimensions (espace + temps 3D) à l'échelle microscopique. Cette méthode innovante répond aux défis de l'acquisition de champs de température détaillés tout en offrant une résolution spatiale plus élevée d'environ un micromètre. Les réseaux de sondes à thermocouple autoportants imprimés en 3D ont le potentiel de transformer la façon dont nous étudions le chauffage Joule et le refroidissement par évaporation dans les systèmes à micro-échelle, tels que les microélectrodes.

La thermométrie, la mesure de la température, joue un rôle essentiel dans la compréhension de la thermodynamique des processus physiques, chimiques et biologiques. Il est également essentiel dans la gestion thermique de la microélectronique, qui est de plus en plus importante dans les soins de santé, le changement climatique et d'autres aspects de la vie quotidienne. Les chercheurs ont travaillé en permanence pour améliorer la sensibilité, la résolution spatiale et l'évolutivité du thermomètre pour de meilleures mesures de température, en particulier dans les systèmes microscopiques.

Les thermocouples (TC) se sont avérés avantageux pour leur configuration simple et leur fonctionnement passif, fournissant une perturbation minimale de l'échantillon. Cependant, il y a eu des défis dans la miniaturisation des dispositifs TC pour obtenir une thermométrie à haute résolution spatiale.

Jusqu'à présent, la thermométrie quadridimensionnelle à l'échelle microscopique n'était pas possible en raison des défis technologiques liés à la fabrication de thermocouples en trois dimensions.

L'introduction de l'impression 3D dans la fabrication de dispositifs micro-thermoélectriques a permis de surmonter les limites auxquelles sont confrontés les thermocouples traditionnels. L'impression 3D bimétallique utilisée dans la création de réseaux de sondes thermocouples autonomes offre une résolution spatiale d'environ un micromètre. Cette avancée permet l'exploration de dynamiques, telles que le chauffage Joule et le refroidissement par évaporation, sur des sujets à l'échelle microscopique tels que les microélectrodes et les ménisques d'eau.

De plus, la technologie d'impression 3D élimine les restrictions de conception imposées par les processus de fabrication, ouvrant la voie au développement de microcapteurs autonomes ou de dispositifs microélectroniques sur puce. La nouvelle capacité de mesurer directement la thermométrie 4D à l'échelle microscopique a le potentiel de révolutionner le domaine de la thermodynamique et de la gestion thermique dans diverses applications, de la recherche scientifique à la vie quotidienne.