Jaké jsou MEMS?

MEMS je zkratka pro Micro Electro-Mechanical Systems , s odkazem na funkční strojní systémy s komponentami měřenými v mikrometrech. Na MEMS je často pohlíženo jako na odrazový můstek mezi konvenčními stroji s makroskopickými měřítky a futuristickými nanomachinery. Prekurzory MEMS byly již nějakou dobu ve formě mikroelektroniky, ale tyto systémy jsou čistě elektronické, neschopné zpracovat nebo vydat nic jiného než řadu elektrických impulsů. Moderní techniky výroby MEMS jsou však do značné míry založeny na stejné technologii používané k výrobě integrovaných obvodů, tj. Technik depozice filmu, které využívají fotolitografii.

Inženýři a technologové se většinou domnívají, že technologie umožňující spíše než samotný cíl jsou považováni za další vítaný pokrok v naší schopnosti syntetizovat širší škálu fyzických struktur určených k plnění užitečných úkolů. Ve spojení s MEMS se nejčastěji zmiňuje myšlenka „laboratoře na čipu“, což je zařízení, které zpracovává malé vzorky chemikálie a vrací užitečné výsledky. To by se mohlo ukázat jako docela revoluční v oblasti lékařské diagnostiky, kde laboratorní analýza vede ke zvýšeným nákladům na lékařské pokrytí, zpoždění v diagnostice a nepohodlné papírování.

MEMS jsou vyráběny jedním ze dvou způsobů: buď povrchovým mikromechanickým zpracováním, ve kterém jsou následné vrstvy materiálu ukládány na povrch a poté leptány do tvaru, nebo prostřednictvím velkoobjemového mikromechanického zpracování, kde je samotný substrát leptán za vzniku finálního produktu. Povrchové mikroobrábění je nejčastější, protože staví na pokroku integrovaných obvodů. Unikátní pro MEMS, depoziční techniky někdy zanechávají „obětní vrstvy“, vrstvy materiálu, které měly být na konci výrobního procesu rozpuštěny a odplaveny a zanechávají zbývající strukturu. Tento proces umožňuje zařízení MEMS mít komplexní strukturu ve 3 rozměrech. Byla vyrobena různá ozubená kola, čerpadla, senzory, potrubí a akční členy a některé z nich jsou již integrovány do běžných komerčních produktů.

Mezi příklady moderního využití MEMS patří inkoustové tiskárny, akcelerometry v automobilech, tlakové senzory, optika s vysokou přesností, mikrofluidika, monitorování jednotlivých neuronů, kontrolní systémy a mikroskopie. V současné době neexistuje žádná taková věc, jako je produktivní strojový mikroskopický systém na objednávce produktivních montážních linek v makroskopickém měřítku, ale zdá se, že vynález takového zařízení je jen otázkou času. Vyhlídka na výrobu s MEMS je vzrušující, protože pole takových systémů pracujících v tangenci by mohla být podstatně produktivnější než systémy v makroskopickém měřítku zabírající stejný objem a spotřebovávající stejné množství energie. Jedním z významných omezení by však bylo to, že výrobky s makroskopickými měřítky vytvořené strojními systémy pro mikroskopické měřítko by musely být složeny především z prefabrikovaných stavebních bloků pro mikroskopické měřítko.