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

Les chercheurs ont développé un dispositif micro-thermoélectrique imprimé en 3D, permettant une thermométrie quadridimensionnelle (espace + temps 3D) à l'échelle microscopique. Cette méthode innovante répond aux défis liés à l’acquisition de champs de température détaillés tout en offrant une résolution spatiale plus élevée d’environ un micromètre. Les réseaux de sondes à thermocouples autonomes 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 revêt une importance croissante dans les domaines des soins de santé, du changement climatique et d’autres aspects de la vie quotidienne. Les chercheurs travaillent en permanence à l'amélioration de la sensibilité, de la résolution spatiale et de l'évolutivité du thermomètre pour de meilleures mesures de température, en particulier dans les systèmes microscopiques.

Les thermocouples (TC) se sont révélés avantageux en raison de leur configuration simple et de leur fonctionnement passif, permettant une perturbation minimale de l'échantillon. Cependant, la miniaturisation des dispositifs TC afin d'obtenir une thermométrie à haute résolution spatiale a rencontré des défis.

Jusqu'à présent, la thermométrie quadridimensionnelle à l'échelle micrométrique 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 microthermoélectriques a surmonté les limites rencontrées par les thermocouples traditionnels. L'impression 3D bimétallique utilisée pour créer des réseaux de sondes à thermocouples autonomes offre une résolution spatiale d'environ un micromètre. Cette avancée permet d’explorer des dynamiques, telles que le chauffage Joule et le refroidissement par évaporation, sur des sujets à l’échelle microscopique comme 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 ainsi la voie au développement de microcapteurs ou de dispositifs microélectroniques autonomes 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.