חיישנים לניטור חום במנועים
צוות חוקרים מאוניברסיטת ג'ג'יאנג (ZJU), בהובלת הפרופסור קאי־צ'ן שו (Kai Ching Shou), פיתח שיטה חדשנית לייצור חיישני טמפרטורה דקיקים בטווח טמפרטורות רחב במיוחד - ממינוס 50 מעלות צלזיוס ועד 950 מעלות - ללא צורך בציפויי מגן מסובכים. הטכנולוגיה, שפורסמה בכתב העת International Journal of Extreme Manufacturing, מתבססת על עיבוד לייזר מדויק, המאפשר יצירת שכבת חישה מוליכה ושכבת מגן עמידה לחמצון באותו שלב ייצור.
חיישני טמפרטורה לתנאים קיצוניים מצריכים בדרך כלל תהליכים מסובכים: שימוש בחומרים מרובי שכבות, ריכוז (סנטור) תרמי ממושך וציפויים מיוחדים להגנה מחום וחמצון. בשיטה החדשה, כל אלה נעשים בפעולה אחת, באמצעות קצב לייזר מבוקר. הקרן יוצרת גבישים מוליכים על פני השטח, ובו־בזמן גורמת יצירת שכבת זכוכית דקיקה שמגנה מפני חמצון. כך היא מבטלת את הצורך בציפויים חיצוניים או בשכבות הגנה נוספות.
החיישן מבוסס על סרט מוליך דו־שכבתי - בין היתר מחומר TiB
יציבות תרמית ומוליכות גבוהה
בניסויים שנעשו במעבדה פעלו החיישנים ברציפות בטמפרטורה של 950 מעלות צלזיוס 20 שעות והראו סטייה של 1.2% בלבד בקריאה - נתון חריג באיכותו לחיישנים בטווח הזה. מבנה הסרט הדק מאפשר גם הולכה יעילה של אלקטרונים - תוצאה של גיבוש אחיד בלייזר - ובד־בבד מקשה את חדירת החמצן פנימה, תכונה שהושגה ללא חומרים כימיים נוספים.
הודות למהירות התהליך וליעילות החומרית, אפשר לשלב את החיישנים ישירות במבנים קיימים כגון מעטפות מנועים, צינורות גז או מערכות טורבינה. כך אפשר לבצע מעקב קבוע אחרי סימנים מוקדמים של חימום יתר, כשל מכני או מאמץ מבני - קריטי במערכות בתחומים תעופה, אנרגיה ורכב.
פלטפורמה ורסטילית לניטור קיצוני
הצוות במעבדת ZJU מתכנן כעת להרחיב את הפלטפורמה למדידת פרמטרים נוספים כגון לחץ, מאמץ ושטף חום על בסיס אותו סרט מוליך. המטרה הרחבה היא לפתח מערכות חישה חכמות, עמידות במיוחד, שיתפקדו בסביבות מהקשות ביותר על פני כדור הארץ ומחוץ לו.
לצד הפיתוח החומרי, החוקרים שואפים לשלב בעתיד אלגוריתמים של למידת מכונה לניתוח בזמן אמת של אותות החישה לזיהוי אנומליות מוקדמות, מה שיאפשר תחזוקה חזויה ותגובה מהירה בתעשיות קריטיות.
