Sistemas microeletromecânicos

Sistemas de micro circuitos integrado eletromecânico, às vezes chamado de "laboratório em um chip"

Sistemas microeletromecânicos (MEMS) é a tecnologia de dispositivos microscópicos, particularmente aqueles com partes móveis. Ela funde a escala nano em sistemas nanoeletromecânicos (NEMS)[1][2][3] e nanotecnologia. MEMS também são referidos como micromáquinas[4][5][6] no Japão, ou micro sistemas de tecnologia (MST)[7] na Europa.[8][9]

Os Sistemas microeletromecânicos são sistemas “inteligentes” em miniatura, consistindo em um grande numero de dispositivos mecânicos integrados a grandes quantidades de elementos elétricos, sobre um substrato de silício. Os dispositivos mecânicos podem ser de dois tipos: microssensores e microatuadores^10.

 Os microssensores trabalham da seguinte maneira: coletam informações do ambiente pela medição de fenômenos mecânicos, térmicos, químicos, ópticos e/ou magnéticos. Em seguida os componentes micro-eletrônicos processam a informação coletada  pelos sensores e, na sequencia, retornam decisões que direcionam as respostas dos dispositivos micro-atuadores. Estas respostas podem ser de posicionamento, movimentação bombeamento, regulagem ou filtragem. Os dispositivos micro-atuadores incluem eixos, sulcos, engrenagens, motores e membranas, com dimensões microscópicas, da ordem de apenas alguns micrômetros de tamanho. Na figura podemos ver uma micrografia eletrônica de varredura de um MEMS de acionamento e de redução^10.

O processamento dos MEMs inclui tecnologias de fotolitografia, implantação iônica, ataques químicos e deposição, além de técnicas de micro-usinagem, no caso de alguns componentes específicos. Os componentes que formam um MEMES são extremamente sofisticados, confiáveis e de dimensões diminutas, se caracterizando ainda por ser bastante econômica e eficiente em termos de custo. Contudo há limitações quanto ao uso de certos materiais nos MEMS, como por exemplo o silício, que apresenta baixa tenacidade à fratura (~0,90 MPa), uma temperatura de amolecimento relativamente baixa (600°C), além de ser altamente reativo na presença de água e oxigênio^10.

Esta tecnologia ja está inserida no dia-a-dia das pessoas, como por exemplo os carros equipados com air-bags , onde os MEMS funcionam como acelerômetros. Assim, os MEMS medem a aceleração do veículo através da oscilação de um pequeno dispositivo e enviam um impulso elétrico para um microprocessador. Na fração de segundo que antecede o acidente, ocorre uma queda na aceleração. Isso faz com que a frequência da oscilação caia e a resposta do microprocessador é ativar os air-bags. Outra área em que esses pequenos dispositivos são aplicados é a medicina, em equipamentos cirúrgicos ou que necessitem de muita precisão, devido à alta Qualidade desses Materiais. Outra função para os MEMS que está sendo estudada é na própria informática. A utilização de uma espécie de “memória mecânica” permitiria a criação de memórias para computadores que usaria padrões de vibração para armazenar informações^11. 

Referências

1. Despont, M; Brugger, J.; Drechsler, U.; Dürig, U.; Häberle, W.; Lutwyche, M.; Rothuizen, H.; Stutz, R.; Widmer, R. (2000). «VLSI-NEMS chip for parallel AFM data storage». Sensors and Actuators A: Physical. 80 (2): 100–107. doi:10.1016/S0924-4247(99)00254-X 
2. de Haan, S. (2006). «NEMS—emerging products and applications of nano-electromechanical systems». Nanotechnology Perceptions. 2 (3): 267–275. ISSN 1660-6795. doi:10.4024/N14HA06.ntp.02.03 
3. ITRS Home Arquivado em 28 de dezembro de 2015, no Wayback Machine.. Itrs.net. Retrieved on 2012-11-24.
4. «MEMS Etch Stop Application for BoronPlus Sources Micro Machining». Consultado em 6 de maio de 2017. Arquivado do original em 7 de maio de 2017 
5. L.Vintro, Can Micromachining Deliver? Solid State Technology, Abril, 1995, pp. 57-61
6. [K.D.Wise, "Silicon Micromachining and Its Application to High-performance Integrated Sensors", Micromachining and Micro-packaging of Transducers, edited by C.D.Fung, P.W.Cheung, W.H.Ko and D.G.Fleming, Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, 1985, pp. 3-18
7. Microsystem Technologies Micro- and Nanosystems Information Storage and Processing Systems Volume 1 / 1995 - Volume 23 / 2017 ISSN: 0946-7076
8. Waldner, Jean-Baptiste (2008). Nanocomputers and Swarm Intelligence. London: ISTE Ltd John Wiley & Sons. p. 205. ISBN 1-84821-009-4 
9. James B. Angell; Stephen C. Terry; Phillip W. Barth (Abril de 1983). «Silicon Micromechanical Devices». Scientific American. 248 (4): 44–55 

10. Callister, W. D.; Rethwisch, D. G. Ciência e Engenharia de Materiais, Uma Introdução. Tradução Sérgio Soares. Revisão Técnica José Roberto d’Almeida .LTC editora. 8ª edição, 2013. 11. Fonte: Site Tecmundo

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