Las micromáquinas son objetos mecánicos que se fabrican de la misma manera que los circuitos integrados . Se considera que tienen un tamaño de entre 100 nanómetros y 100 micrómetros , aunque esto es discutible. Las aplicaciones de las micromáquinas incluyen acelerómetros que detectan cuando un automóvil ha chocado contra un objeto y activan un airbag . Los sistemas complejos de engranajes y palancas son otra aplicación.
La fabricación de estos dispositivos se realiza normalmente mediante dos técnicas: micromecanizado de superficie y micromecanizado en masa . Para realizar el micromecanizado en masa, la región necesaria se dopa en gran medida con boro y el silicio no deseado se graba en grabados de silicio líquido. Esta técnica se denomina "detención del grabado", ya que la dopación del 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 un sensor de micromáquina es un sensor químico resonante. Un objeto mecánico ligeramente amortiguado vibra mucho más en una frecuencia que en 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 esas moléculas se adhieren al sensor, su masa aumenta. El aumento de masa altera la frecuencia de resonancia del objeto mecánico, que se detecta con circuitos.
Los actuadores convierten las señales eléctricas y la energía en algún tipo de 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 estacionario (el estator ) y otro móvil (el rotor ), tienen dos voltajes diferentes aplicados a ellos, lo que crea un campo eléctrico . El campo compite con una fuerza restauradora en el rotor (generalmente una fuerza de resorte producida por la flexión o estiramiento del rotor) para mover el rotor. Cuanto mayor sea el campo eléctrico, más lejos se moverá el rotor. Los actuadores térmicos utilizan la fuerza de expansión térmica para mover objetos. Cuando un material se calienta, se expande una cantidad que depende de las propiedades del material. Dos objetos se pueden conectar de tal manera que un objeto 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 ve en un "calentador", que es una viga en forma de U con un brazo ancho y un brazo estrecho. Cuando una corriente pasa a través del objeto, se crea calor. El brazo estrecho se calienta más que el brazo ancho porque tienen la misma densidad de corriente. Como los dos brazos están conectados en la parte superior, el brazo caliente que se estira empuja en la dirección del brazo frío. Los actuadores magnéticos utilizan capas magnéticas fabricadas para crear fuerzas.