Vad är MEMS?
MEMS står för Micro Electro-Mechanical Systems , med hänvisning till funktionella maskinsystem med komponenter uppmätta i mikrometer. MEMS betraktas ofta som en språngbräda mellan konventionella makroskala maskiner och futuristiska nanomaskiner. MEMS-föregångare har funnits ett tag i form av mikroelektronik, men dessa system är rent elektroniska, oförmögen att bearbeta eller mata ut allt annat än en serie elektriska impulser. Moderna MEMS-tillverkningstekniker baseras dock till stor del på samma teknik som används för att tillverka integrerade kretsar, det vill säga filmavlagringstekniker som använder fotolitografi.
Till stor del betraktas som en möjliggörande teknik snarare än ett mål i sig självt, tillverkning av MEMS ses av ingenjörer och teknologer som ytterligare ett välkommet framsteg i vår förmåga att syntetisera ett större utbud av fysiska strukturer utformade för att utföra användbara uppgifter. Oftast nämns i samband med MEMS är idén om ett "lab-on-a-chip", en enhet som bearbetar små prover av en kemikalie och ger användbara resultat. Detta kan visa sig vara ganska revolutionerande inom området medicinsk diagnos, där laboratorieanalys resulterar i extra kostnader för medicinsk täckning, förseningar i diagnos och obekvämt pappersarbete.
MEMS tillverkas på ett av två sätt: antingen genom ytmikromaskinbearbetning, där successiva lager av material avsätts på en yta och sedan etsas för att formas, eller genom bulkmikromaskinbehandling, där själva substratet etsas för att producera en slutprodukt. Ytmikromachinering är vanligast eftersom den bygger på framstegen hos integrerade kretsar. Unik för MEMS lämnar deponeringstekniker ibland "offerskikt", lager av material som är avsedda att upplösas och tvättas bort i slutet av tillverkningsprocessen, vilket lämnar en återstående struktur. Denna process tillåter en MEMS-enhet att ha komplex struktur i tre dimensioner. Olika mikroskala växlar, pumpar, sensorer, rör och ställdon har tillverkats och några av dem är redan integrerade i vardagliga kommersiella produkter.
Exempel på dagens MEMS-användning inkluderar bläckstråleskrivare, accelerometrar i bilar, tryckgivare, optik med hög precision, mikrofluidik, övervakning av enskilda nervceller, kontrollsystem och mikroskopi. Det finns för närvarande inget sådant som ett produktivt mikroskaliga maskinsystem i storleksordningen av produktiva makroskala monteringslinjer, men det verkar som att uppfinningen av en sådan anordning bara är en tidsfråga. Utsikterna att tillverka med MEMS är spännande eftersom matriser av sådana system som arbetar i tangent kan vara väsentligt mer produktiva än makroskala system som upptar samma volym och konsumerar samma mängd energi. En framträdande begränsning skulle emellertid vara att makroskalaprodukter byggda av mikroskaliga maskinsystem måste vara sammansatta främst av prefabricerade byggnadsblock av mikroskala.