Vad är mikromekanik?

Mikromekanik, även kallad MicroElectricalMechanical Systems (MEMS), är studiet av konstruerade strukturer och system på en mindre nivå, vanligtvis mätt i millimeter till mikron, en enhet som mäter 1 1 miljondels meter. Principer för mekanik och ingenjörskonst förändras när objekt blir mindre, vilket kräver att skalan beaktas vid analys och utveckling av mikroenheter. Materialens mikromekanik är analysen av kompositmaterial på nivån av deras individuella beståndsdelar för att förutsäga hur dessa material kommer att reagera under olika förhållanden.

Det medicinska området, klockindustrin och fordonsindustrin använder ofta tillämpningar av mikromekanik. Praktiskt taget alla områden som använder konstruerade produkter och system drar nytta av mikromekanik. Till exempel kan studiet av mikromekanik hjälpa ingenjörer att avgöra vilka material som är säkrast för användning i bilar och är mest motståndskraftiga mot skador från krafter under en krasch.

Grunden för mikromekaniken är att när föremål växer sig mindre blir krafter relaterade till volym mindre betydande. Vikt och tröghet blir mindre oroande i den mikroskopiska världen, vilket öppnar upp för nya tekniska möjligheter för små föremål och system som är svåra eller inte möjliga i den makroskopiska världen. På samma sätt blir krafter relaterade till ytarea, som friktion och ytspänning, mycket betydande när föremål blir mindre.

Mikromekaniska delar använder mindre ström, är vanligtvis billigare och väger mindre än sina motsvarigheter i normal storlek. Dessa typer av maskiner kan tillverkas med en hög grad av precision med hjälp av speciella tekniker. Till exempel kan ingenjörer använda elektrourladdningsbearbetning (EDM) för att tillverka delar som turbiner av elektriskt ledande material.

Ett annat växande intresseområde inom mikromekanik är användningen av kisel för att skapa extremt små maskiner med hjälp av en process av fotografisk typ. Dessa maskiner är skapade redan monterade och fullt fungerande. Mikrobearbetning av kiselyta använder en kiselskiva som mönsteryta. När mönstret är etsat lager för lager på wafern, avlägsnas överskottet av kisel, vilket lämnar en funktionell mikrokomponent. Bulkmikrobearbetning åstadkommer en liknande uppgift genom att ta bort delar av kiselskivan, vilket lämnar en fungerande mikromaskin som redan är monterad.

LIGA är en akronym från det tyska ordet för litografi. LIGA-tekniken använder röntgenlitografi för att applicera en bild på polymetylmetakrylat (PMMA). PMMA doppas sedan i ett etsmedium för att avlägsna oönskat material, vilket lämnar en mikromaskin.
Mikromekanik av inhomogena material säger att kompositer, eller material som består av två eller flera differentierade material, måste behandlas annorlunda än homogena material. Homogenisering används för att göra förutsägelser om hur två material kommer att reagera på olika förhållanden i kompositform baserat på deras individuella egenskaper. Detta hjälper mikroingenjörer att förutsäga hur små förändringar i kompositmaterial kan förändra materialens hållbarhet och andra egenskaper.