Micromáquinas

Las micromáquinas son objetos mecánicos fabricados de forma similar a los circuitos integrados . Generalmente se considera que su tamaño oscila entre 100 nanómetros y 100 micrómetros , aunque esto es discutible. Entre las aplicaciones de las micromáquinas se incluyen los acelerómetros que detectan cuándo un coche ha chocado con un objeto y activan el airbag . Los sistemas complejos de engranajes y palancas son otra aplicación.

La fabricación de estos dispositivos se realiza generalmente mediante dos técnicas: micromecanizado superficial y micromecanizado volumétrico . Para realizar el micromecanizado volumétrico, la región necesaria se dopa intensamente con boro y el silicio no deseado se graba con grabadores de silicio líquido. Esta técnica se denomina capa de parada de grabado, ya que el dopaje con boro produce una capa/patrón que no se puede grabar. ^{[ 1 ]}

La mayoría de las micromáquinas actúan como transductores ; en otras palabras, son sensores o actuadores .

Los sensores convierten la información del entorno en señales eléctricas interpretables. Un ejemplo de sensor micromecánico es un sensor químico resonante. Un objeto mecánico con amortiguación ligera vibra mucho más a una frecuencia que a cualquier otra, y esta frecuencia se denomina frecuencia de resonancia. Un sensor químico está recubierto con un polímero especial que atrae ciertas moléculas , como las que se encuentran en el ántrax , y cuando estas moléculas se adhieren al sensor, su masa aumenta. Este aumento de masa altera la frecuencia de resonancia del objeto mecánico, lo cual es detectado por un circuito.

Los actuadores convierten señales eléctricas y energía en movimiento. Los tres tipos más comunes de actuadores son electrostáticos , térmicos y magnéticos . Los actuadores electrostáticos utilizan la fuerza de la energía electrostática para mover objetos. Dos elementos mecánicos, uno fijo (el estator ) y otro móvil (el rotor ), reciben dos voltajes diferentes, lo que crea un campo eléctrico . Este campo compite con una fuerza restauradora sobre el rotor (normalmente una fuerza elástica producida por la flexión o el estiramiento del rotor) para moverlo. Cuanto mayor sea el campo eléctrico, mayor será el desplazamiento del rotor. Los actuadores térmicos utilizan la fuerza de dilatación térmica para mover objetos. Cuando un material se calienta, se expande en una cantidad que depende de sus propiedades. Dos objetos pueden conectarse de tal manera que uno se caliente más que el otro y se expanda más, y este desequilibrio crea movimiento. La dirección del movimiento depende de la conexión entre los objetos. Esto se observa en un actuador térmico, que es una viga en forma de U con un brazo ancho y otro estrecho. Cuando se hace pasar una corriente eléctrica a través del objeto, se genera calor. El brazo estrecho se calienta más que el ancho porque tienen la misma densidad de corriente. Dado que ambos brazos están conectados en la parte superior, el brazo caliente, al estirarse, empuja en la dirección del brazo frío. Los actuadores magnéticos utilizan capas magnéticas fabricadas para generar fuerzas.

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