Co to są MEMS?
MEMS oznacza Micro Electro-Mechanical Systems , odnoszący się do funkcjonalnych systemów maszynowych z komponentami mierzonymi w mikrometrach. MEMS jest często postrzegany jako odskocznia między konwencjonalnymi maszynami do makroskali a futurystyczną nanomaszyną. Prekursory MEMS istnieją już od jakiegoś czasu w postaci mikroelektroniki, ale systemy te są czysto elektroniczne, niezdolne do przetwarzania lub wysyłania czegokolwiek oprócz szeregu impulsów elektrycznych. Jednak nowoczesne techniki wytwarzania MEMS są w dużej mierze oparte na tej samej technologii stosowanej do wytwarzania układów scalonych, to znaczy technikach osadzania filmu, które wykorzystują fotolitografię.
Inżynierowie i technolodzy, uważani za technologię wspomagającą, a nie jako cel sam w sobie, są postrzegani przez inżynierów i technologów jako kolejny pozytywny postęp w naszej zdolności do syntezy szerszego zakresu struktur fizycznych zaprojektowanych do wykonywania użytecznych zadań. Najczęściej wymieniany w połączeniu z MEMS to pomysł „laboratorium na czipie”, urządzenia, które przetwarza małe próbki substancji chemicznej i zwraca przydatne wyniki. Może to okazać się całkiem rewolucyjne w dziedzinie diagnozy medycznej, w której analiza laboratoryjna powoduje dodatkowe koszty ubezpieczenia medycznego, opóźnienia w diagnozie i niewygodne formalności.
MEMS są wytwarzane na jeden z dwóch sposobów: albo poprzez mikroobróbkę powierzchniową, w której kolejne warstwy materiału są osadzane na powierzchni, a następnie trawione do kształtu, lub poprzez mikroobróbkę masową, w której samo podłoże jest trawione w celu wytworzenia produktu końcowego. Mikroobróbka powierzchniowa jest najczęstsza, ponieważ opiera się na postępach układów scalonych. Unikalne dla MEMS techniki osadzania czasami pozostawiają po sobie „warstwy ofiarne”, warstwy materiału przeznaczone do rozpuszczenia i wypłukania pod koniec procesu wytwarzania, pozostawiając pozostałą strukturę. Ten proces pozwala urządzeniu MEMS na złożoną strukturę w 3 wymiarach. Wyprodukowano różne mikroskopy, pompy, czujniki, rury i siłowniki, a niektóre z nich są już zintegrowane z codziennymi produktami komercyjnymi.
Przykłady współczesnego zastosowania MEMS obejmują drukarki atramentowe, akcelerometry w samochodach, czujniki ciśnienia, optykę o wysokiej precyzji, mikroprzepływy, monitorowanie poszczególnych neuronów, układy sterowania i mikroskopię. Obecnie nie ma produktywnego systemu maszynowego w skali produkcyjnej na zamówienie linii produkcyjnej w skali makro, ale wydaje się, że wynalezienie takiego urządzenia jest tylko kwestią czasu. Perspektywa produkcji za pomocą MEMS jest ekscytująca, ponieważ tablice takich systemów pracujących w stycznej mogłyby być znacznie bardziej wydajne niż systemy makroskali zajmujące tę samą objętość i zużywające taką samą ilość energii. Jednym z wyraźnych ograniczeń byłoby jednak to, że produkty makroskali zbudowane przez systemy maszynowe w mikroskali musiałyby składać się głównie z prefabrykowanych elementów składowych mikroskali.