Ontdekking ultrasterk materiaal voor toepassing in microchipsensoren

Onderzoekers van de TU Delft hebben een indrukwekkende doorbraak gerealiseerd op het gebied van materiaalkunde. Onder leiding van universitair docent Richard Norte is een nieuw materiaal ontdekt: amorf siliciumcarbide (a-SiC). Dit materiaal overtreft niet alleen de sterkte van bekende materialen als diamant en grafeen, maar heeft ook een rekgrens die een ordegrootte hoger ligt dan die van Kevlar. En dat zegt veel aangezien de toepassing van Kevlar in kogelvrije vesten zit. Amorf siliciumcarbide bezit een combinatie van mechanische eigenschappen die bijzonder gunstig zijn voor de ontwikkeling van microchipsensoren. Deze microchipsensoren, verrijkt met de eigenschappen van a-SiC, kunnen trillingsisolatie bieden op een niveau dat tot nu toe onhaalbaar was. Hierdoor breekt er een nieuw tijdperk van gevoeligheid en precisie in sensortechnologie aan.

Veelzijdige potentie voor microchipsensoren

De potentiële toepassingen van amorf siliciumcarbide zijn divers en verstrekkend. Microchipsensoren die vervaardigd zijn met dit materiaal, zouden niet alleen de gevoeligheid van huidige sensoren kunnen overtreffen. Zij kunnen ook de deur openen naar innovaties in zonneceltechnologie, ruimteonderzoek en zelfs genetische analyses. Dit spectrum aan mogelijkheden, gekoppeld aan de aanzienlijke sterkte en schaalbaarheid van het materiaal, maakt het bijzonder aantrekkelijk voor de wetenschappelijke gemeenschap en de technologische industrie.

Unieke structuur van amorfe materialen

Amorfe materialen zoals a-SiC onderscheiden zich van kristallijne materialen door hun atoomstructuur, die niet regelmatig is maar eerder willekeurig, zoals bij het stapelen van Lego zonder specifiek patroon. Deze ogenschijnlijke wanorde resulteert echter in een verbluffende treksterkte, tot wel 10 GigaPascal. Ter illustratie, de trekspanning die gelijk staat aan 10 GPa zou het gewicht van tien middelgrote auto’s vereisen voordat een vergelijkbare strip zou scheuren.

Innovatieve testmethoden voor nanostrengen

De techniek die de TU Delft-onderzoekers hanteren om de treksterkte van amorf siliciumcarbide te testen, wijkt af van traditionele methoden. Door gebruik te maken van microchiptechnologie en de eigenschappen van nanostrengen, hebben zij een methode ontwikkeld die zorgt voor een hoge mate van nauwkeurigheid en betrouwbaarheid in hun experimenten. Deze methodologie maakt verdergaand onderzoek mogelijk naar de eigenschappen van materialen op nanoschaal.

Schaalbaarheid maakt grootschalige productie van microchipsensoren mogelijk

In tegenstelling tot andere sterke materialen zoals grafeen en diamant, is amorf siliciumcarbide opvallend goed schaalbaar. Het kan op wafer-schaal geproduceerd worden, waardoor het mogelijk is om grote hoeveelheden van dit materiaal te fabriceren. Dit opent deuren voor commerciële toepassingen en maakt grootschalige productie van microchipsensoren haalbaar.

Met de ontwikkeling van amorf siliciumcarbide stappen we een nieuwe fase in van technologische innovatie. De microchipindustrie staat potentieel aan de vooravond van een revolutie. Hierbij worden de grenzen van wat mogelijk is met microchipsensoren aanzienlijk verlegd. Dit alles dankzij de bijzondere eigenschappen van een materiaal dat nu nog in de kinderschoenen staat, maar waarvan de invloed op de technologie van morgen niet te onderschatten valt.

Bron: TU Delft