Mikromekaniska

Mikromekaniska är studiet av mekaniska fenomen och konstruktioner på mikroskala, vanligtvis från några mikrometer till millimeter. Området kombinerar solidmekanik, materialvetenskap och mikrofabricering för att förstå hur små strukturer beter sig och hur man designar dem för tillförlitlighet och funktion. Vid mikroskala blir ytorna och gränsytorna alltmer centrala, och ytkrafter, adhesion, friktion samt retade storlekseffekter får stor inverkan på beteende, hållfasthet och livslängd. Traditionella kontinuitetsantaganden kan behöva justeras och materialegenskaper kan uppvisa storlekseffekter jämfört med större strukturer.

Metoder inom mikromekaniska innefattar mikrofabricering och mikromekanisk modellering. Vanliga tillvägagångssätt inkluderar MEMS-teknik där små sensor- och aktuatordrivenheter tillverkas genom bulk- eller ytfabrikation. Modellering och analys sker ofta med elastiska och viskoelastiska modeller, samt finite element-metoder och multiskaliga tillvägagångssätt som hanterar gränsytor och termiska samt elektromagnetiska sammanhang.

Materialval för mikromekaniska system inkluderar kisel och polysilikon som dominerande inom MEMS, men även keramiska material, metaller och polymerer används beroende på krav på styrka, styvhet och kemisk motståndskraft. Vanliga tillämpningar är accelerometrar, gyroskop, trycksensorer, mikroaktuatorer, optiska komponenter och medicinska instrument. Utmaningar innefattar stiction och nötning, termisk känslighet, pålitlighet, förpackning och hermetisk tätning samt långsiktig drift i varierande miljöer. Mikromekaniska utgör en central del av modern teknik som möjliggör små, energieffektiva och integrerade system.