3D打印的微型熱電設備可實現(xiàn)四維測溫

2023年5月8日，南極熊獲悉，研究人員發(fā)明了一種 3D 打印微型熱電設備，可實現(xiàn)微尺度的四維（3D 空間 + 時間）測溫。這種創(chuàng)新方法解決了獲取詳細溫度場的挑戰(zhàn)，同時提供了大約一微米的更高分辨率。3D 打印的獨立式熱電偶探針網(wǎng)絡有可能改變我們研究微型系統(tǒng)（如微電極）中的焦耳加熱和蒸發(fā)冷卻的方式。

測溫：現(xiàn)代技術的一個重要方面

測溫法是溫度的測量，在理解物理、化學和生物過程的熱力學方面起著至關重要的作用。它在微電子的熱管理中也是必不可少的，微電子在醫(yī)療保健、氣候變化和日常生活的其他方面越來越重要。研究人員一直致力于提高溫度計的靈敏度、空間分辨率和可擴展性，以實現(xiàn)更好的溫度測量，尤其是在微觀系統(tǒng)中。

熱電偶 (TC) 已被證明具有配置簡單和被動操作的優(yōu)勢，可提供最小的樣品干擾。然而，在將 TC 設備小型化以實現(xiàn)高空間分辨率測溫方面存在挑戰(zhàn)。

到目前為止，由于制造三維熱電偶的技術挑戰(zhàn)，微觀尺度的四維測溫還無法實現(xiàn)。

3D 打印：打破測溫學的界限

3D 打印在微熱電器件制造中的引入克服了傳統(tǒng)熱電偶面臨的局限性。用于創(chuàng)建獨立式熱電偶探針網(wǎng)絡的雙金屬 3D 打印提供了大約一微米的空間分辨率。這一進步允許在微電極和水半月板等微尺度對象上探索動力學，例如焦耳加熱和蒸發(fā)冷卻。

此外，3D 打印技術消除了制造工藝強加的設計限制，為片上、獨立式微傳感器或微電子設備的開發(fā)鋪平了道路。新發(fā)明的直接測量微尺度 4D 測溫的能力有可能徹底改變從科學研究到日常生活的各種應用中的熱力學和熱管理領域。