Микромашины - Micromachinery
Микромашины - это механические объекты, которые изготавливаются таким же образом, как и интегральные схемы . Обычно считается, что они имеют размер от 100 нанометров до 100 микрометров , хотя это спорно. Приложения микромашин включают акселерометры, которые обнаруживают, когда автомобиль наезжает на объект, и запускают подушку безопасности . Другое применение - сложные системы шестерен и рычагов .
Изготовление
Изготовление этих устройств обычно осуществляется двумя способами: поверхностной микрообработкой и объемной микрообработкой . Для объемной микрообработки необходимая область сильно легирована бором, а нежелательный кремний вытравливается жидким кремнием. Этот метод называется травлением, так как легирование бором приводит к образованию нерастекаемого слоя / рисунка.
Преобразователи
Большинство микромашин действуют как преобразователи ; другими словами, это либо датчики, либо исполнительные механизмы .
Датчики преобразуют информацию из окружающей среды в интерпретируемые электрические сигналы. Одним из примеров микромашинного сенсора является резонансный химический сенсор. Слегка затухающий механический объект колеблется на одной частоте намного больше, чем любой другой, и эта частота называется его резонансной частотой. Химический сенсор покрыт специальным полимером, который притягивает определенные молекулы , например, те, что содержатся в сибирской язве , и когда эти молекулы прикрепляются к сенсору, его масса увеличивается. Увеличенная масса изменяет резонансную частоту механического объекта, которая обнаруживается схемами.
Приводы преобразуют электрические сигналы и энергию в своего рода движение. Три наиболее распространенных типа приводов - электростатические , тепловые и магнитные . Электростатические приводы используют силу электростатической энергии для перемещения объектов. Два механических элемента, один неподвижный ( статор ) и один подвижный ( ротор ), имеют два разных напряжения, приложенных к ним, что создает электрическое поле . Поле конкурирует с возвращающей силой на ротор (обычно силой пружины, создаваемой изгибом или растяжением ротора), чтобы переместить ротор. Чем больше электрическое поле, тем дальше будет двигаться ротор. Термоприводы используют силу теплового расширения для перемещения объектов. Когда материал нагревается, он расширяется в зависимости от свойств материала. Два объекта могут быть соединены таким образом, что один объект нагревается больше, чем другой, и больше расширяется, и этот дисбаланс создает движение. Направление движения зависит от связи между объектами. Это видно в «теплообменнике», который представляет собой U-образную балку с одним широким плечом и одним узким плечом. Когда через объект проходит ток, создается тепло. Узкое плечо нагревается сильнее, чем широкое, потому что они имеют одинаковую плотность тока. Поскольку две руки соединены вверху, вытягивающаяся горячая рука толкает в направлении холодной руки. Магнитные приводы использовали изготовленные магнитные слои для создания сил.