科技工作者之家
科技工作者之家APP是专注科技人才,知识分享与人才交流的服务平台。
科技工作者之家 2021-01-28
来源:高分子科学前沿
近日,受水母听石结构对超低频声信号响应灵敏的启发,中北大学王任鑫副教授、张文栋教授课题组开发了一种新颖的压阻式仿生矢量水听器(OVH),其核心敏感结构为顶端集成空心球体的仿生纤毛(密闭中空球外径1mm,内径530μm,直杆粗350μm,高3.5mm),基于摩方精密PμSL 3D打印技术(nanoArch P130,光学精度2μm)制备而成。OVH接收灵敏度达-202.1 dB@100 Hz(0 dB@1 V/μPa),工作频带为20-200Hz,OVH的平均等效声压灵敏度达到-173.8 dB,能耐10 MPa静水压力,显示出OVH在低频水声探测的应用潜力。该成果以“Design and implementation of a jellyfish otolith-inspired MEMS vector hydrophone for low-frequency detection”为题发表在Microsystems & Nanoengineering上。
图1 工作示意图
仿真分析OVH敏感微结构梁上的应力分布,OVH的最大应力高于之前研制的LVH、CuVH和WIVH。
图2 敏感微结构梁上应力的仿真
图3 OVH十字梁敏感微结构的MEMS工艺流程图
MEMS工艺流程如下:
1、SOI上热氧化
2、第1次光刻,刻蚀氧化硅,剩余40nm
3、离子注入B,形成轻掺杂压阻区
4、第2次光刻,离子注入B,形成重掺杂区
5、去除表层氧化硅,退火,修复晶格,激活杂质
6、溅射金属,第3次光刻,腐蚀,合金退火,形成欧姆接触
7、第4次光刻,正面浅刻蚀,形成纤毛粘接槽
8、第5次光刻,正面刻蚀硅器件层,直至埋氧层,得到十字梁结构
9、第6次背面光刻,背面刻蚀氧化层、硅衬底层及埋氧层,释放十字梁结构
图4 OVH的实验测试结果
图4.a-4.c可以清楚看到十字梁微结构以及与听石状纤毛。3D打印的听石状纤毛形状完好,可以与十字梁微结构对准集成。图4.d-4.e为MEMS水听器的接收灵敏度-频率响应曲线和OVH的100 Hz指向性图。图4.f-4.h为对OVH进行的耐静水压力测试,验证了OVH能在10MPa水压力环境下正常工作。
需要指出的是,基于摩方精密公司PμSL 3D打印技术制备的听石状纤毛形状和参数可调控,且制备的密闭中空球可承受10MPa静水压力,这一结果有望进一步将PμSL 3D打印技术拓展至其他水下传感器的应用。
来源:Polymer-science 高分子科学前沿
原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5NjM5NzA5OA==&mid=2651771584&idx=4&sn=3046f3ec72708c42d5934bad22243c49
版权声明:除非特别注明,本站所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道,不代表本站观点,仅供参考、交流、公益传播之目的。转载的稿件版权归原作者或机构所有,如有侵权,请联系删除。
电话:(010)86409582
邮箱:kejie@scimall.org.cn
深圳先进院等在纤毛发生起始机制研究中取得进展
纤毛发生起始机制研究取得进展
刘振博士等开发定量超分辨成像诊断运动纤毛疾病
Dev Cell :周军团队揭示纤毛稳态调控的新机制
人体细胞内存在“铁路”系统,能自动优化结构
分子细胞卓越中心发现衰老与纤毛之间的相互作用机制
动物所等揭示初级纤毛在造血发育中的关键作用
【复材资讯】科学家首次实现陶瓷4D打印
Nat Comm丨刘峰组揭示初级纤毛在造血发育中的关键作用
呼吸道粘液-纤毛清除功能测定