科学家开发适用于极端环境的复合加速度计

对能够适应恶劣环境的微机电系统 (MEMS) 的需求正在不断增长。硅基 MEMS 在极端条件下举步维艰，因其在高温下的性能受到限制。碳化硅 (SiC) 是一种很有前景的解决方案，可为创建持久的 MEMS 提供无与伦比的热、电和机械优势。

尽管具有潜力，SiC MEMS 的开发仍面临着体微机械加工复杂性的挑战，需要创新策略来利用 SiC 在制造稳健器件方面的优势。为此，科学家们使用新型碳化硅-碳纳米管(SiC-CNT)复合材料制作了一种加速度计，能够承受严重的环境压力。

这项研究于 2024 年 4 月发表在《Microsystems & Nanoengineering》上，揭示了一种革命性的材料融合，将 SiC 的耐用性与 CNT 的多功能性和导电品质融为一体。

这项工作将 SiC 的弹性与 CNT 的多功能性融为一体。该团队的方法包括生长碳纳米管阵列，并通过化学气相沉积用非晶碳化硅使其致密化，从而创造出一种具有出色机械强度、优异导电性和高热稳定性的材料。

这种 SiC-CNT 复合材料能够生产高纵横比结构，这对于 MEMS 器件的灵敏度和效率至关重要，同时确保在极端温度和腐蚀性环境下的稳健性能。

首席研究员 Sten Vollebregt 教授表示：“这一进步不仅克服了长期存在的制造挑战，而且还显着增强了 MEMS 器件的机械和电气性能。我们的 SiC-CNT 复合加速度计有望彻底改变 MEMS 在传统环境中的部署。设备根本无法生存。”

所制造的电容式加速度计展示了该复合材料在 MEMS 应用中的潜力，特别是对于需要在高温、高辐射和腐蚀环境下运行的设备。此类加速度计对于航空航天、汽车和工业监控系统至关重要，这些系统在极端条件下的可靠性至关重要。