سیستم‌های میکرو الکترو مکانیک

نوع مقاله : علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد گروه مهندسی مکانیک، دانشکدة مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

با رشد روزافزون فناوری‌های ساخت ابزار و سیستم‌ها در مقیاس نانو و میکرو، توجه محققان به‌سمت طراحی و ساخت حسگرها و عملگرهایی برای کنترل و پردازش رفتار این سیستم‌ها در مقیاس‌های کوچک جلب شده است. سیستم‌های میکرو‌ الکترو مکانیکی حاصل تلاش و تحقیق محققان در حوزه‌های مهندسی مکانیک، برق، شیمی و متالورژی در مسیر ساخت میکرو‌حسگرها و میکرو‌عملگر‌هاست. این سیستم‌ها - که آنها را به‌اختصار ممز[i] می‌نامند - تحولی شگرف در زمینة کنترل ابزار و سیستم‌های مکانیکی و الکتریکی و همچنین ارتباط بین این ابزار و مدارهای مجتمع را رقم زده‌اند. این سیستم‌ها با توجه به ساختار و عملکرد آنها سیستم‌هایی با فیزیک چندگانه به‌شمار می‌روند. جامع‌بودن و پیچیدگی‌های موجود به‌خاطر ترکیب چند زمینة مختلف فیزیکی در این ابزار‌ها تحلیل و بررسی آنها را دشوار کرده و امکان تحلیل و طراحی یک نمونة کامل با بررسی تمام جنبه‌های آن را غیر‌ممکن ساخته است. نیروهای الکترومغناطیسی به‌عنوان نیروی اعمالی، وجود نیروی میرایی ویسکوز و قوانین حاکم بر فشار یک سیال نیوتونی و غیرنیوتونی در فضای موجود بین صفحة متحرک و زمینه، وجود نیروهای الاستیک بازگرداننده، ارتعاش و جابه‌جایی تیر و همچنین تأثیر نیروهای بین‌مولکولی در حرکت این ابزارها سبب ترکیب‌ و کوپل‌شدن چندین زمینة انرژی در این سیستم‌ها خواهد شد. با توجه به ماهیت فیزیکی این ابزارها، جنبه‌های تحقیقی بی‌شماری در زمینة طراحی، بهینه‌سازی و افزایش دقت این سیستم‌ها در برابر محققان وجود خواهد داشت. در این مقاله سعی شده است برخی از این جنبه‌ها به‌همراه گزارشی از کارهای انجام‌شده روی آنها مطرح شود.



[i]. MEMS

کلیدواژه‌ها


[1] Younis, Mohammad. “Reduced-Order Model for Electrically Actuated Microbeam-Based MEMS,” Microelectromechanical system 12, 2003: pp. 672-680.
[2] Stum, “Sensor Accuracy and Calibration Theory and Practical Application,” Paper presented at the annual international conference on Building Commissioning, San Francisco, USA, 2006.
[3] Younis, M. “Investigation of the mechanical behavior of micro beam based MEMS devices,” Master diss., Virginia TECH University, 2001.
[4] Najar, F. “Static and dynamic behaviors of MEMS microactuators,” PhD diss, Tunis El Manar University, 2008.
[5] Batra, R. “Capacitance estimate for electrostatically actuated narrow microbeams,” Micro & Nano Letters 1, 2006, pp. 71-73.
[6] Cao, X. “Characterization of the variation of the material properties in a freestanding inhomogeneous thin film,” Physics Letters a 357, 2010, pp. 220-224.
[7] Nayfeh, Ali. “Modeling and performance study of a beam micro gyroscope,” Sound and Vibration 329, 2010, pp. 4970–4979.
[8] Lin, W. “Casimir effect on the pull-in parameters of nanometer switches,” Microsystem Technologies 11, 2005, pp. 80–85.
[9] Moghimi Zand. “Dynamic pull-in instability of electrostatically actuated beams incorporating Casimir and van derWaals forces,” JMES 224, 2009, pp. 2037-2048.
[10] Shu, Ch. differential quadrature and its application in engineering. London: springer, 2000.
[11] Houlihan, R. “Modeling squeeze film effects in a MEMS accelerometer with a levitated proof mass, Micromech,” Microeng, 2005, pp. 893-902.
[12] Bao, M. “Review Squeeze film air damping in MEMS,” Sensors and Actuators a 136, 2007, pp. 3-27.
[13] Veijola, T. “Gas Damping in Vibrating MEMS Structures,” Modeling in MEMS 14, 2010, pp. 260-270.
[14] Wei, X. “Gaseous slip flow in parallel plate’s microchannel,” Micro nanoelectr, 2005, pp. 129-132.
[15] Hao, Z. “Modeling air damping effect in a bulk micro machined 2D tilt mirror,” Sens. Actuators a, 2002, pp. 42-48.
[16] Feng, C. “Squeeze-film effects in MEMS devices with perforated plates for small amplitude vibration,” MicrosystTechnol, 2007, pp. 625-633.
[17] Christian, R. “The theory of oscillating-vane vacuum gauges,” Vacuum, 1996, pp. 175-178.