3D打印的微型热电设备可实现四维测温

2023年5月8日，南极熊获悉，研究人员发明了一种 3D 打印微型热电设备，可实现微尺度的四维（3D 空间 + 时间）测温。这种创新方法解决了获取详细温度场的挑战，同时提供了大约一微米的更高分辨率。3D 打印的独立式热电偶探针网络有可能改变我们研究微型系统（如微电极）中的焦耳加热和蒸发冷却的方式。

测温：现代技术的一个重要方面

测温法是温度的测量，在理解物理、化学和生物过程的热力学方面起着至关重要的作用。它在微电子的热管理中也是必不可少的，微电子在医疗保健、气候变化和日常生活的其他方面越来越重要。研究人员一直致力于提高温度计的灵敏度、空间分辨率和可扩展性，以实现更好的温度测量，尤其是在微观系统中。

热电偶 (TC) 已被证明具有配置简单和被动操作的优势，可提供最小的样品干扰。然而，在将 TC 设备小型化以实现高空间分辨率测温方面存在挑战。

到目前为止，由于制造三维热电偶的技术挑战，微观尺度的四维测温还无法实现。

3D 打印：打破测温学的界限

3D 打印在微热电器件制造中的引入克服了传统热电偶面临的局限性。用于创建独立式热电偶探针网络的双金属 3D 打印提供了大约一微米的空间分辨率。这一进步允许在微电极和水半月板等微尺度对象上探索动力学，例如焦耳加热和蒸发冷却。

此外，3D 打印技术消除了制造工艺强加的设计限制，为片上、独立式微传感器或微电子设备的开发铺平了道路。新发明的直接测量微尺度 4D 测温的能力有可能彻底改变从科学研究到日常生活的各种应用中的热力学和热管理领域。