Итальянские инженеры представили MEMS-датчик с рекордной чувствительностью для мониторинга конструкций

Международная конференция TRANSDUСERS 2021, проходившая в июне в онлайн-формате, стала площадкой для демонстрации прорывных микросистемных технологий. Группа исследователей из Института микроэлектроники и микросистем (IMM) Национального исследовательского совета Италии (CNR) представила разработку, способную изменить подход к мониторингу целостности инфраструктуры — мостов, трубопроводов, корпусов судов.

Ученые Лука Бельсито, Лука Мазини и Альберто Ронкалья создали чувствительный элемент деформации на основе кремниевого резонатора с двухсторонним закреплением (Double-Ended Tuning Fork). Датчик изготовлен по технологии «кремний на изоляторе» (SOI) и включает в себя тонкопленочную вакуумную герметизацию, которая обеспечивает высокую добротность резонатора при давлении около 160 миллиторр.

Главная инновация заключается во встроенном механизме усиления деформации: длинная балка, соединенная с резонатором, концентрирует внешнее механическое воздействие непосредственно на чувствительном элементе. Благодаря этому удалось достичь беспрецедентной чувствительности при испытаниях на изгиб стальных пластин. Датчик работает в замкнутом контуре с внешней схемой считывания, что позволяет отслеживать изменения частоты резонатора в реальном времени. Такая технология востребована для раннего обнаружения усталостных трещин и микродеформаций, что критически важно для безопасности атомной энергетики, авиастроения и морских платформ.