Las micromáquinas son objetos mecánicos que se fabrican de la misma manera general que los circuitos integrados . Generalmente se considera que tienen un tamaño de entre 100 nanómetros y 100 micrómetros , aunque eso es discutible. Las aplicaciones de las micromáquinas incluyen acelerómetros que detectan cuando un automóvil ha chocado contra un objeto y activan una bolsa de aire . Otra aplicación son los complejos sistemas de engranajes y palancas .
La fabricación de estos dispositivos suele realizarse mediante dos técnicas, micromecanizado de superficie y micromecanizado en masa . Para realizar un micromecanizado en masa, la región necesaria está altamente dopada con boro y el silicio no deseado se graba con grabados de silicio líquido. Esta técnica se denomina detención del 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 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 llama 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 mediante un circuito.
Los actuadores convierten señales eléctricas y 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. A dos elementos mecánicos, uno estacionario (el estator ) y otro móvil (el rotor ), se les aplican dos voltajes diferentes, lo que crea un campo eléctrico . El campo compite con una fuerza restauradora sobre 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 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. Se pueden conectar dos objetos de tal manera que uno se calienta más que el otro y se expande 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 otro 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. Dado que 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 utilizaban capas magnéticas fabricadas para crear fuerzas.