Kas yra mikromechanika?

Mikromechanika, dar vadinama mikroelektrinėmis mechaninėmis sistemomis (MEMS), yra mažesnio lygio inžinerinių struktūrų ir sistemų tyrimas, paprastai matuojamas milimetrais iki mikronų, vienetas, kurio matmenys yra 1 1 milijonoji metro dalis. Mechanikos ir inžinerijos principai keičiasi, nes objektai mažėja, todėl analizuojant ir kuriant mikroįrenginius reikia atsižvelgti į šį mastą. Medžiagų mikromechanika – tai sudėtinių medžiagų analizė atskirų jų sudedamųjų dalių lygmeniu, siekiant numatyti, kaip šios medžiagos reaguos įvairiomis sąlygomis.

Medicinos srityje, laikrodžių pramonėje ir automobilių pramonėje dažniausiai naudojamos mikromechanikos programos. Beveik visose srityse, kuriose naudojami inžineriniai produktai ir sistemos, yra naudinga mikromechanika. Pavyzdžiui, mikromechanikos tyrimas gali padėti inžinieriams nustatyti, kurios medžiagos yra saugiausios naudoti automobiliuose ir yra atspariausios jėgų žalai avarijos metu.

Mikromechanikos pagrindas yra tas, kad mažėjant objektams, su tūriu susijusios jėgos tampa mažiau reikšmingos. Svoris ir inercija tampa mažiau rūpesčių mikroskopiniame pasaulyje, atverdami naujas inžinerines galimybes mažiems objektams ir sistemoms, kurios yra sudėtingos arba neįmanomos makroskopiniame pasaulyje. Taip pat jėgos, susijusios su paviršiaus plotu, pavyzdžiui, trintis ir paviršiaus įtempimas, tampa labai reikšmingos, nes objektai tampa mažesni.

Mikromechaninės dalys naudoja mažiau energijos, paprastai yra pigesnės ir sveria mažiau nei jų įprasto dydžio kolegos. Tokio tipo mašinos gali būti pagamintos labai tiksliai naudojant specialias technologijas. Pavyzdžiui, inžinieriai gali naudoti elektros išlydžio apdirbimą (EDM), kad iš elektrai laidžių medžiagų pagamintų tokias dalis kaip turbinos.

Kita auganti mikromechanikos susidomėjimo sritis yra silicio naudojimas kuriant itin mažas mašinas, naudojant fotografijos tipo procesą. Šios mašinos sukurtos jau surinktos ir pilnai veikiančios. Silicio paviršiaus mikroapdirbimo būdu kaip rašto paviršius naudojama silicio plokštelė. Kai raštas sluoksnis po sluoksnio išgraviruojamas ant plokštelės, silicio perteklius pašalinamas, paliekant funkcinį mikrokomponentą. Masinis mikroapdirbimas atlieka panašią užduotį pašalinant silicio plokštelės dalis, paliekant veikiančią mikromašiną, kuri jau yra surinkta.

LIGA yra akronimas iš vokiečių kalbos žodžio litografija. LIGA technika naudoja rentgeno litografiją, kad vaizdas būtų pritaikytas polimetilmetakrilatui (PMMA). Tada PMMA panardinamas į ėsdinimo terpę, kad pašalintų nepageidaujamą medžiagą, paliekant mikromašiną.
Nehomogeniškų medžiagų mikromechanika teigia, kad kompozitai arba medžiagos, sudarytos iš dviejų ar daugiau skirtingų medžiagų, turi būti traktuojamos kitaip nei homogeninės medžiagos. Homogenizavimas naudojamas prognozuoti, kaip dvi medžiagos reaguos į įvairias sudėtines sąlygas, atsižvelgiant į jų individualias savybes. Tai padeda mikroinžinieriams numatyti, kaip nedideli sudėtinių medžiagų pokyčiai gali pakeisti medžiagų patvarumą ir kitas savybes.