KNOXVILLE, TN, 17 février 2025 /24-7PressRelease/ -- Des chercheurs de l’Institut de technologie de Pékin ont dévoilé un micro-serre électrothermique innovant qui promet d'améliorer l'électronique, l'ingénierie biomédicale et les applications MEMS. Avec ses remarquables capacités de déformation, son excellente compatibilité dimensionnelle et sa force de prise fiable, le nouveau micro-serre permet la manipulation et l'assemblage d'objets à l'échelle micro et nano avec un rendement exceptionnel. Cette avancée technologique est prête à améliorer l'ingénierie à l'échelle microscopique et à ouvrir la voie à des innovations dans divers secteurs de haute technologie.

Les micro-serres sont des outils essentiels pour manipuler de minuscules objets, avec des applications allant des biopsies médicales à la microassemblage en électronique. Cependant, les technologies de micro-serres traditionnelles ont rencontré d'importantes limitations, notamment la dépendance à des sources de lumière complexes, à des tensions élevées et à des systèmes magnétiques encombrants. Ces contraintes entravent souvent leur utilisation dans des microenvironnements confinés ou spécialisés. Le besoin croissant de micro-serres plus polyvalentes, efficaces et conviviales a motivé les récents efforts de recherche pour surmonter ces obstacles.

Une équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Huikai Xie de l’Institut de technologie de Pékin, a récemment publié (DOI: 10.1038/s41378-024-00821-2) leur étude dans Microsystems & Nanoengineering le 5 janvier 2024. Cette étude a été principalement menée par Hengzhang Yang, étudiant en doctorat de Prof. Xie, qui est le premier auteur de l'article. Leur nouveau micro-serre électrothermique, basé sur des bimorphes Al-SiO2, combine des capacités de déformation remarquables et une réponse rapide tout en consommant peu d'énergie, offrant une solution prometteuse aux défis rencontrés par les technologies traditionnelles.

Le micro-serre électrothermique développé par l'équipe représente un bond en avant significatif dans la technologie de micro-manipulation. En utilisant des bimorphes Al-SiO2 comme composant structurel principal, le micro-serre profite de l'inadéquation de l'expansion thermique entre l'aluminium et le dioxyde de silicium pour réaliser une déformation réversible significative. Ce mécanisme permet au micro-serre de se fermer naturellement en raison des contraintes résiduelles, lui permettant de tenir des échantillons sans consommation d'énergie. Capable de se plier à plus de 100 degrés à seulement 5 volts, avec un temps de réponse de moins de 10 millisecondes, le micro-serre offre une vitesse et une précision impressionnantes. De plus, sa capacité à saisir et manipuler des micro-objets délicats, comme le démontrent les tests avec des microbilles PMMA, prouve sa robustesse. Lors des tests de vibration, il a résisté à une accélération moyenne de 35 g, et lors des tests d'impact, il a supporté des forces dépassant 1600 g, démontrant ainsi sa force et sa fiabilité exceptionnelles. Ces caractéristiques font du micro-serre un outil idéal pour des tâches de précision telles que les opérations de "pick-and-place", comme la manipulation de billes de soudure dans l'emballage électronique.

"Les micro-serres électrothermiques sont depuis longtemps recherchées pour leur potentiel à simplifier les tâches de micro-manipulation", a déclaré Shuailong Zhang, professeur participant à cette étude. "Notre conception non seulement répond à ces attentes, mais les dépasse en offrant un niveau de précision et de fiabilité inégalé dans le domaine."

En regardant vers l'avenir, les applications potentielles de ce micro-serre sont vastes. Dans l'industrie électronique, sa précision en fait un choix idéal pour des tâches telles que le placement de billes de soudure, où l'exactitude est essentielle. Dans le domaine de l'ingénierie biomédicale, le micro-serre pourrait révolutionner les procédures peu invasives, telles que les biopsies, en permettant la manipulation précise d'échantillons de tissus. À mesure que la technologie continue d'évoluer, elle est censée stimuler d'autres innovations dans les technologies à l'échelle microscopique, conduisant à des systèmes de micro-manipulation plus efficaces et avancés dans une variété de secteurs.

DOI
10.1038/s41378-024-00821-2

URL de la source originale
https://doi.org/10.1038/s41378-024-00821-2

Informations de financement
Ce travail est soutenu par le Programme national de recherche et développement clé de la Chine (Nos. 2023YFB3507300, 2022YFA1207100, 2023YFE0112400), la Fondation nationale des sciences naturelles de la Chine (Nos. 6231101499, 62350710218, 62204013, 62102050, et 62074015), la Fondation des sciences naturelles de Pékin (No. 4242060, L246030), le Fonds de recherche ouvert du laboratoire clé d'État sur la technologie médicale numérique (No. 2023-K02), le projet de fonds conjoint de la province du Henan (No. 225200810102), le programme de jeunes chercheurs distingués de la municipalité de Chongqing (Numéro de subvention 2024NSCQ-JQX0192), le Fonds de recherche ouvert du laboratoire clé provincial du Guangdong sur les biomatériaux avancés (Numéro de subvention KLAB202404002).

À propos de Microsystems & Nanoengineering
Microsystems & Nanoengineering est une revue internationale publiée en ligne uniquement, en accès libre, consacrée à la publication de résultats de recherche originale et d'analyses sur tous les aspects des systèmes mécaniques électrostatiques micro et nanométriques, allant de la recherche fondamentale à la recherche appliquée. La revue est publiée par Springer Nature en partenariat avec l'Institut de recherche sur l'information aéronautique, Académie chinoise des sciences, soutenue par le laboratoire clé d'État sur la technologie des capteurs.

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