Los sistemas microelectromecánicos, o MEMS, son máquinas pequeñas fabricadas con equipos y procesos desarrollados para la producción de chips y dispositivos electrónicos. Han encontrado una amplia variedad de aplicaciones en la electrónica de consumo actual, pero sus piezas móviles pueden desgastarse con el tiempo.resultado de la fricción.
Un nuevo enfoque desarrollado por investigadores del MIT podría ofrecer una nueva forma de fabricar piezas móviles sin conexiones sólidas entre las piezas, eliminando potencialmente una fuente importante de desgaste y falla.
El nuevo sistema utiliza una capa de gotitas de líquido para soportar una plataforma pequeña y móvil, que esencialmente flota sobre las gotitas. Las gotitas pueden ser agua u otro fluido, y los movimientos precisos de la plataforma pueden controlarse eléctricamente,a través de un sistema que puede alterar las dimensiones de las gotas para elevar, bajar e inclinar la plataforma.
Los nuevos hallazgos se informan en un documento en letras de física aplicada , en coautoría con Daniel Preston, un estudiante graduado del MIT; Evelyn Wang, la profesora asociada de ingeniería mecánica Gail E. Kendall; y otras cinco.
Preston explica que el nuevo sistema podría usarse para fabricar dispositivos tales como etapas para muestras de microscopio. El foco del microscopio podría controlarse subiendo o bajando la etapa, lo que implicaría cambiar las formas de las gotas de líquido de soporte.
El sistema funciona al alterar la forma en que las gotas interactúan con la superficie debajo de ellas, gobernada por una característica conocida como ángulo de contacto. Este ángulo es una medida de cuán inclinado es el borde de la gota en el punto donde se encuentra con la superficieEn superficies hidrofílicas o que atraen el agua, las gotas se extienden casi planas, produciendo un ángulo de contacto muy pequeño, mientras que las superficies hidrofóbicas o repelentes al agua hacen que las gotas sean casi esféricas, apenas tocando la superficie, con ángulos de contacto muy grandes.En ciertos tipos de superficies dieléctricas, estas cualidades se pueden "ajustar" en todo ese rango simplemente variando el voltaje aplicado a la superficie.
A medida que la superficie se vuelve más hidrofóbica y las gotas se vuelven más redondas, sus cimas se elevan más lejos de la superficie, elevando así la plataforma, en estas pruebas, una delgada lámina de cobre que flota sobre ellas. Al cambiar selectivamente diferentes gotas porEn diferentes cantidades, la plataforma también se puede inclinar selectivamente. Esto podría usarse, por ejemplo, para cambiar el ángulo de una superficie reflejada para apuntar un rayo láser, dice Preston. "Hay muchos experimentos que usan láseres, querealmente podría beneficiarse de una forma de hacer estos movimientos a pequeña escala "
Para mantener la posición de las gotas en lugar de dejar que se deslicen, el equipo trató la parte inferior de la plataforma flotante. Hicieron que la superficie total fuera hidrofóbica, pero con pequeños círculos de material hidrofílico. De esa manera, todas las gotas son"fijado" de forma segura a esas superficies que atraen el agua, manteniendo la plataforma en su lugar.
En el dispositivo de prueba inicial del grupo, el posicionamiento vertical se puede controlar con una precisión de 10 micras, o millonésimas de metro, en un rango de movimiento de 130 micras.
Los dispositivos MEMS, dice Preston, "a menudo fallan cuando hay un contacto sólido-sólido que se desgasta, o simplemente se atasca. A estas escalas muy pequeñas, las cosas se descomponen fácilmente".
Si bien la tecnología básica detrás de la alteración de las formas de las gotas en una superficie no es una idea nueva, Preston dice, "nadie la ha usado para mover un escenario, sin ningún contacto sólido-sólido. La verdadera innovación aquí es poder moverseuna etapa hacia arriba y hacia abajo, y cambiar su ángulo, sin ninguna conexión de material sólido "
En principio, sería posible utilizar una gran variedad de electrodos que podrían ajustarse para mover una plataforma a través de una superficie de manera precisa, además de arriba y abajo. Por ejemplo, podría usarse para "laboratorio en unaplicaciones de chip ", donde se puede montar una muestra biológica en la plataforma y luego moverse de un sitio de prueba a otro en el microchip.
Él dice que el sistema es relativamente simple de implementar y que sería posible desarrollarlo para una aplicación específica en el mundo real con bastante rapidez. "Depende de cuán motivada esté la gente", dice. "Pero no veo nada enormebarreras para el uso a gran escala. Creo que podría hacerse dentro de un año ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David L. Chandler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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