3D打印的微型熱電設(shè)備可實(shí)現(xiàn)四維測(cè)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(shè)備，可實(shí)現(xiàn)微尺度的四維（3D 空間 + 時(shí)間）測(cè)溫。這種創(chuàng)新方法解決了獲取詳細(xì)溫度場(chǎng)的挑戰(zhàn)，同時(shí)提供了大約一微米的更高分辨率。3D 打印的獨(dú)立式熱電偶探針網(wǎng)絡(luò)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(cè)溫：現(xiàn)代技術(shù)的一個(gè)重要方面

測(cè)溫法是溫度的測(cè)量，在理解物理、化學(xué)和生物過(guò)程的熱力學(xué)方面起著至關(guān)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(lái)越重要。研究人員一直致力于提高溫度計(jì)的靈敏度、空間分辨率和可擴(kuò)展性，以實(shí)現(xiàn)更好的溫度測(cè)量，尤其是在微觀系統(tǒng)中。

熱電偶 (TC) 已被證明具有配置簡(jiǎn)單和被動(dòng)操作的優(yōu)勢(shì)，可提供最小的樣品干擾。然而，在將 TC 設(shè)備小型化以實(shí)現(xiàn)高空間分辨率測(cè)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(shù)挑戰(zhàn)，微觀尺度的四維測(cè)溫還無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

3D 打印：打破測(cè)溫學(xué)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(dú)立式熱電偶探針網(wǎng)絡(luò)的雙金屬 3D 打印提供了大約一微米的空間分辨率。這一進(jìn)步允許在微電極和水半月板等微尺度對(duì)象上探索動(dòng)力學(xué)，例如焦耳加熱和蒸發(fā)冷卻。

此外，3D 打印技術(shù)消除了制造工藝強(qiáng)加的設(shè)計(jì)限制，為片上、獨(dú)立式微傳感器或微電子設(shè)備的開(kāi)發(fā)鋪平了道路。新發(fā)明的直接測(cè)量微尺度 4D 測(cè)溫的能力有可能徹底改變從科學(xué)研究到日常生活的各種應(yīng)用中的熱力學(xué)和熱管理領(lǐng)域。