تصميم ومحاكاة وتحليل محول فوق صوتي ميكروميكانيكي سعوي منخفض التقنية (CMUT)

تقدم هذه الورقة البحثية محولًا فوق صوتيًا ميكروميكانيكيًا سعويًا منخفض التقنية (CMUT) مصممًا بمواد ذات بصمة بيئية منخفضة. تشمل عملية التصنيع طبقًا من النحاس كقطب ثابت سفلي، ولاصقًا بوليمريًا كمادة عازلة، وورق ألومنيوم كقطب علوي. تشتمل محاكاة العناصر المحددة على دراسات للإزاحة والإجهادات الميكانيكية والتردد الذاتي. تؤكد القياسات التجريبية السلوك الكهروميكانيكي للجهاز، حيث أظهرت ترددًا ذاتيًا يبلغ 88.6 كيلو هرتز وإزاحة مقدارها 22 بيكو متر. يُظهر CMUT منخفض التقنية إمكانيات للاستخدامات مثل التشغيل بالموجات فوق الصوتية وجمع الطاقة، موفرًا البساطة والتوافق الحيوي وانخفاض الأثر البيئي. وعلى الرغم من عدم جاهزيته المباشرة للتطبيقات، فإن هذه المحولات توفر تجربة عملية مع تقنية مشابهة لتنفيذات عالية الأداء مرتكزة على السيليكون. وتعد هذه المحولات منخفضة التقنية دراسات حالة عملية مثالية لأغراض التعليم، حيث تجمع بين المحاكاة والتحقق التجريبي.