Mikroelektromekaniska system (MEMS) är otroligt små enheter, ofta byggd i en skala av miljondelar av en meter. Konventionella MEMS-strukturer tenderar att vara gjorda av kiselbaserade material som är bekanta för mikroelektronikindustrin, men detta ignorerar en uppsättning användbara material som andra halvledare, keramik, och metaller. Genom att använda en mängd olika material som inte vanligtvis förknippas med MEMS-teknik, ett team från Brigham Young University (BYU) i Provo, Utah har skapat starkare mikrostrukturer som kan bilda exakta, höga och smala 3D-former – egenskaper som aldrig tidigare varit möjliga i MEMS. Forskarna kommer att presentera sina senaste rön på AVS 59th International Symposium and Exhibition, hålls 28 oktober – 2 november, i Tampa, Fla.
För att bryta MEMS materialbarriären, forskarna utarbetade en ny produktionsprocess som kallas kolnanorörsmall-mikrotillverkning (CNT-M). Den använder mönstrade, vertikalt inriktade kolnanorörsmatriser som kallas skogar som en 3D-mikrotillverkningsställning. Med denna ställning, forskarna kan skapa exakta, höga och fina mikrostrukturer. Men skogarna är extremt ömtåliga. För att göra dem hårdare ersatte teamet luftutrymmena mellan kolnanorören med ett fyllnadsmaterial genom atomistisk avsättning.
Teamet har använt sitt nya CNT-M ramverk för att tillverka metallkomponenter av volfram, molybden och nickel. Dessa metaller ger önskvärda egenskaper för MEMS-applikationer och komponenter, inklusive hög elektrisk och termisk ledningsförmåga, höga smälttemperaturer, motståndskraft mot korrosion, låg termisk expansion och hårdhet.
BYU-teamets framsteg öppnar dörren för att manipulera materia på nya sätt som optimerar effektiviteten, prestanda och kostnad inom en rad områden, inklusive medicin, bildbehandling, datoranvändning, materialsyntes, kemisk syntes, och tryckning. De flesta biologiska och biomedicinska processer sker på nanoskala. Att utveckla modeller och mallar i denna skala gör det möjligt för forskare att interagera med, kontrollera och utnyttja det ovanliga fysiska, kemisk, mekanisk, och optiska egenskaper hos material i naturligt små system.
Redan, BYU-forskarna har framgångsrikt använt sin nya teknik för att tillverka kemiska detektionsanordningar som kan validera kemiska reaktioner under läkemedelsproduktion. Teammedlem Robert C. Davis, PhD, föreställer sig att CNT-M en dag till och med kan spela en roll i att ta fram nya batterier som håller längre.
