Opgerolde micro-zelfinducties

30 januari 2020, 08:23
Opgerolde micro-zelfinducties
Opgerolde micro-zelfinducties
Door de derde dimensie te gebruiken, is het mogelijk spoelen te construeren die enkele orden van grootte kleiner zijn dan conventionele exemplaren, veel minder ruimte in beslag nemen en die een enorm toegenomen zelfinductie hebben. Onder leiding van Xiuling Li, hoogleraar elektro- en computertechniek aan de University of Illinois en ad interim directeur van het Holonyak Micro and Nanotechnology Laoratory, is een microchip-zelfinductie gepresenteerd die een magnetische inductie in de orde van grootte van 10 millitesla mogelijk maakt. Door gebruik te maken van volledig geïntegreerde, zichzelf oprollende en met magnetische nanopartikels gevulde buisjes maakt de nieuwe technologie een grote energie-opslag mogelijk op een zeer klein oppervlak (zoals voor de montage op een chip een vereiste is). De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het vakblad Science Advances.
 
Zo rolt de spoel zichzelf op. Video: Xiung Li. 

Oprollen

Gebruikelijke microchip-zelfinducties bestaan uit relatief grote 2D-spiralen, waarbij elke extra draadwinding een hogere zelfinductie veroorzaakt. Door over te stappen op een opgerolde membraan is het mogelijk deze spiraal ‘uit het platte vlak omhoog te trekken’ en de windingen van elkaar te scheiden door een dunne isolerende film. Zo geconstrueerde spoeltjes hebben slechts 1% van de plaats van een conventioneel vervaardigde 2D-spoel nodig. Uitgerold kunnen de membranen een dikke centimeter lang zijn, waardoor meer plaats ontstaat voor lange geleiders en dus meer windingen – en dus ook een grotere zelfinductie op (in opgerolde toestand) een extreem gering oppervlak. Het grote probleem hierbij is het oprolproces bij zulke lange membranen te kunnen controleren. Het bleek dat het proces in een dampfase veel beter gestuurd kon worden, zodat strakke en gelijkmatige rolletjes konden worden gevormd.

IJzerkern

Er is ook gewerkt aan de ontwikkeling van een ijzerkern voor deze kleine spoeltjes. Daartoe vulden de onderzoekers de membranen met een oplossing van ijzeroxide-nanopartikels met behulp van een minuscule dispenser. Door de capillaire werking worden de druppeltjes van de oplossing naar het midden getrokken. Na droging blijft het ijzer achter dat zich in het inwendige van de buisjes heeft afgezet. Het resultaat: spoeltjes met een grote zelfinductie, goede HF-eigenschappen en een gering vermogensverlies. Momenteel wordt nog gewerkt aan het probleem van de afvoer van de warmte die tijdens gebruikt van de spoeltjes ontstaat.
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items