й, гідравлічний і тепловий. Найбільш перспективними методами вважаються п'єзоелектричний і гідравлічний, хоча й інші мають важливе значення. Електростатична активація застосовується приблизно в однієї третини актюаторів, і, ймовірно, це найбільш загальний і добре розроблений метод, його головні недоліки це знос і злипання. Магнітні актюатори зазвичай вимагають відносно великий електричний струм (тобто багато енергії), також на мікроскопічному рівні при використанні електростатичних методів активації, одержуваний вихідний сигнал на відносну одиницю розмірності краще, ніж при використанні магнітних методів, тобто при одному і тому ж розмірі електростатичне пристрій видає більш хороший вихідний сигнал. Теплові актюатори теж споживають відносно велика кількість електричної енергії, і головний їх недолік в тому, що генерується тепло розсіюється. В даний час розробляються мікроактюатори, засновані на ефекті пам'яті форми, які можуть бути мінітюарізіровани до субмікронних розмірів.
При виготовленні та експлуатації МЕМС зустрічається маса особливостей і проблем, обумовлених малими розмірами - наприклад проблема сухого тертя, чи небезпека поломки через сил поверхневого натягу. Тому проектування мікросистем черезвичайно важливий процес. Існує досить багато спеціальних програмних засобів , які дозволяють моделювати МЕМС пристрою.
В
2. Закони пропорційної мініатюризації
При вивченні мікросистем наслідки пропорційного зменшення розмірів представляють особливий інтерес. Тобто приймається, що всі розміри і кути залишаються у фіксованому співвідношенні один з одним, а змінюється тільки масштаб довжини, наприклад, припустимо ізометричний масштаб. Механічні процеси описуються відповідними характеристичними числами, які повинні залишитися незмінними, для того щоб процеси залишилися такими ж. Деякі характеристичні числа залежать від розміру системи, а інші незалежні від нього. Тут представлені лише деякі характеристичні числа, які особливо цікаві для застосування в мікросистемах.
Число Коші (пружні коливання)
Число Коші [Формула 1 (Мал. 1)] визначає співвідношення інерційних сил і сил пружності в твердому тілі, воно характеризує рух або вібрацію. p> Число Коші залежить тільки від квадрата довжини L і частоти коливань П‰, а також від властивостей матеріалу (від щільності - ПЃ і модуля Юнга - Е). p> При пружною вібрації, це, отже, має на увазі, що масштаб частоти коливань обернено пропорційний довжині. p> З цього випливає, що механічні мікросистеми мають дуже високими власними частотами. p> Хоча власні частоти обмежують робочий діапазон, миниатюризировать системи проявляють значно поліпшені динамічні характеристики і більш низький час реакції. br/>В
Рис. 1
Число Вебера (інерція, поверхневий натяг)
Число Вебера [Формула 2 (Рис.1)] визначено, як співвідношення інерційних сил і поверхневого натягу. Де u - це швидкість, ПЃ - щільність і Пѓ s - поверхневий натяг, для води значення Пѓ s = 0,073 Н/м. Для великих чисел Вебера інерційні сили грають чільну роль, в той час як для маленьких чисел Вебера сили поверхневого натягу значні. Число Вебера має значення при формуванні хвиль на вільних поверхнях, для потоків рідини в капілярах і каналах, а також у формуванні крапельок. Число Вебера пов'язує силу поверхневого натягу з об'ємними силами. При невеликих розмірах сили, пов'язані з поверхнею, домінують.
В
Число Фур'є (перехідний процес при перенесенні тепла)
Число Фур'є [Формула 3 (Рис.1)] вказує на співвідношення між накопиченої енергією і проведеної тепловою енергією. Воно визначає ступінь проникнення і розповсюдження тепла в разі перехідного процесу при перенесенні тепла через коефіцієнт теплопровідності О», питому теплоємність c p і щільність ПЃ. Число Фур'є обернено пропорційно квадрату довжини L і прямо пропорційно часу. Для F 0 <1 тіло має однорідну температуру і перехідною ефект не має значення. У мікросистемах, теплові актюатори достатньо швидкі для того, щоб виконати механічну функцію. Актюатори макродіапазоні занадто повільні через свою теплової інерції.
Число Фруда (механіка, конвекція, механіка рідини)
Число Фруда [Формула 4 (Рис.1)] має важливе значення для всіх динамічних переміщень в гравітаційному полі. Воно характеризує співвідношення між інерційними силами і силами гравітації (вага) залежно від швидкості П…, прискорення за сили тяжіння g і масштабу довжини L. При великих значеннях числа Фруда ефектом сили тяжіння нехтують, у той час як при малих значеннях числа Фруда можна нехтувати силами інерції. Так як число Фруда назад пропорційно величині довжини, ефект гравітації зменшується при зменшенні розмірів. Дійсно маленькі тварини і мікроорганізми використовують більш високу частоту кроку, ніж люди або великі тварини. <В
3. Критерії оцінки мі...
