O Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems (IPMS) está a desenvolver, em colaboração com a Heimann Sensor e o Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden (IFW Dresden), uma nova geração de matrizes de sensores infravermelhos termoelétricos para aplicações de imagem térmica, controlo de processos e medição sem contacto.
O projeto pretende integrar, pela primeira vez, materiais termoelétricos de maior eficiência em tecnologia de fabrico compatível com CMOS. O objetivo é desenvolver sensores com resolução térmica inferior a 20 milikelvin e pixéis com menos de 45 micrómetros, parâmetros que poderão ampliar as possibilidades de utilização da termografia em ambiente industrial.
Os sensores infravermelhos termoelétricos permitem medir temperaturas sem contacto e gerar imagens térmicas. Atualmente, são utilizados em áreas como a monitorização de processos, a automação de edifícios e os sistemas de segurança. Segundo os parceiros do projeto, o desempenho destes equipamentos continua condicionado pelas características dos materiais termoelétricos usados nos termopares.
A nova abordagem combina materiais mais eficientes com um conceito de dispositivo MEMS — sistemas microeletromecânicos — desenvolvido para aumentar a sensibilidade das matrizes de sensores. Na indústria, esta evolução poderá permitir a deteção mais precisa de variações térmicas em linhas de produção, equipamentos e superfícies, contribuindo para operações de inspeção, controlo de qualidade e manutenção preditiva.
A melhoria da resolução térmica poderá também abrir caminho a soluções mais acessíveis de medição de temperatura sem contacto, alargando a adoção da tecnologia em diferentes segmentos industriais e de monitorização de processos.
O Fraunhofer IPMS é responsável por componentes centrais do desenvolvimento tecnológico, incluindo a integração das novas camadas de termopares, a otimização dos processos de fabrico e a produção de chips demonstradores. O instituto está igualmente a preparar estratégias para integrar estes materiais na sua linha de produção de 200 milímetros.
Numa primeira fase, os parceiros irão demonstrar a tecnologia através de matrizes de sensores passivos. Posteriormente, o trabalho deverá evoluir para matrizes ativas com eletrónica de controlo CMOS integrada. O objetivo estabelecido para os demonstradores é alcançar o nível 4 de maturidade tecnológica, ou TRL 4.
Para além das aplicações industriais, o projeto identifica utilizações potenciais em medicina, mobilidade autónoma, segurança e assistência em contexto residencial, nomeadamente na deteção de inflamações visíveis externamente, quedas ou situações de emergência.
