Micromachinery - Micromachinery
Micromaquinas são objetos mecânicos fabricados da mesma maneira geral que os circuitos integrados . Eles são geralmente considerados como tendo entre 100 nanômetros a 100 micrômetros de tamanho, embora isso seja discutível. As aplicações das micromáquinas incluem acelerômetros que detectam quando um carro bate em um objeto e acionam um airbag . Sistemas complexos de engrenagens e alavancas são outra aplicação.
Fabricação
A fabricação desses dispositivos é geralmente feita por duas técnicas, microusinagem de superfície e microusinagem em massa . Para fazer microusinagem a granel, a região necessária é altamente dopada com boro e o silício indesejado é gravado em gravações de silício líquido. Esta técnica é chamada de etchstop, pois a dopagem do boro produz uma camada / padrão não detectável.
Transdutores
A maioria das micromáquinas atuam como transdutores ; em outras palavras, eles são sensores ou atuadores .
Os sensores convertem informações do ambiente em sinais elétricos interpretáveis. Um exemplo de sensor de micro-máquina é um sensor químico ressonante. Um objeto mecânico levemente amortecido vibra muito mais em uma frequência do que em qualquer outra, e essa frequência é chamada de frequência de ressonância. Um sensor químico é revestido com um polímero especial que atrai certas moléculas , como as encontradas no antraz , e quando essas moléculas se fixam no sensor, sua massa aumenta. O aumento da massa altera a frequência de ressonância do objeto mecânico, que é detectada com circuitos.
Os atuadores convertem sinais elétricos e energia em algum tipo de movimento. Os três tipos mais comuns de atuadores são eletrostáticos , térmicos e magnéticos . Atuadores eletrostáticos usam a força da energia eletrostática para mover objetos. Dois elementos mecânicos, um estacionário (o estator ) e outro móvel (o rotor ), têm duas tensões diferentes aplicadas a eles, o que cria um campo elétrico . O campo compete com uma força restauradora no rotor (geralmente uma força de mola produzida pela flexão ou alongamento do rotor) para mover o rotor. Quanto maior o campo elétrico, mais longe o rotor se moverá. Atuadores térmicos usam a força da expansão térmica para mover objetos. Quando um material é aquecido, ele se expande dependendo das propriedades do material. Dois objetos podem ser conectados de tal forma que um objeto é aquecido mais do que o outro e se expande mais, e esse desequilíbrio cria movimento. A direção do movimento depende da conexão entre os objetos. Isso é visto em um "aquecedor", que é uma viga em forma de U com um braço largo e um braço estreito. Quando uma corrente passa pelo objeto, o calor é criado. O braço estreito é aquecido mais do que o braço largo porque eles têm a mesma densidade de corrente. Como os dois braços estão conectados na parte superior, o braço quente que se alonga empurra na direção do braço frio. Atuadores magnéticos usavam camadas magnéticas fabricadas para criar forças.