Des chercheurs en génie mécanique découvrent une meilleure conception pour les microcapteurs

Des chercheurs de l’Université de Binghamton et de l’Université Northeastern ont trouvé un moyen d’améliorer les minuscules capteurs utilisés dans tous les domaines, des téléphones portables aux montres intelligentes en passant par les appareils biomédicaux.

Une étude récemment publiée dans l. a. revue petit Il montre une meilleure conception des systèmes microélectromécaniques (MEMS), des dispositifs microscopiques dotés de pièces mobiles qui sont souvent produits de l. a. même manière que l’électronique. Ils sont utilisés dans divers appareils du quotidien tels que les accéléromètres, les gyroscopes, les capteurs de pression et de vibrations.

Le professeur Sheherzad « Sherry » Toufikian, membre du corps professoral de l’École d’ingénierie et de sciences appliquées Thomas G. Watson, Département de génie mécanique, a collaboré avec le doctorat. Étudiants Mohammad Mousavi, Ph.D. ’23, Mohamed Al-Zaghoul et le professeur adjoint de l. a. Northeastern College Benjamin Davaje sur l’article.

Au cours des dernières années, Tovighian a conçu des appareils de 1 millimètre carré utilisant l. a. triboélectricité. Ils collectent l’énergie provenant du frottement entre deux surfaces délicates et produisent un sign lorsqu’un choc est reçu. Ils ont amélioré les performances de ces appareils pour avoir une meilleure sensibilité et puissance.

Pour cette recherche actuelle, « nous avons fabriqué un accéléromètre MEMS initialement plat avec quatre ressorts sur le côté », a-t-elle expliqué. “Vous pouvez le considérer comme une plaque suspendue, et si vous placez l. a. base sur quelque selected en mouvement, l’une air of secrecy un mouvement relatif par rapport à l’autre. L. a. plaque supérieure air of secrecy également un affect sur l. a. plaque inférieure, et cette friction se transformera en fees sur les surfaces. en raison du touch et de l. a. séparation, nous avons donc fabriqué ces accéléromètres auto-alimentés.” ”

Cependant, une erreur est apparue dans l’un des rather a lot de systèmes microélectromécaniques, fabriqués à l’aide de tactics de microfabrication avancées dans les installations NanoScale de l’Université Cornell. Au lieu d’être plates, les petites surfaces étaient en forme de dôme et comportaient deux ressorts brisés. Tovighian et son équipe ont failli le jeter à l. a. poubelle, mais ont décidé de le tester sur des vibrateurs dans son laboratoire MEMS et de récolter de l’énergie.

“Nous avons réalisé que ces appareils sont en réalité plus flexibles”, a-t-elle déclaré. “Ils peuvent résister jusqu’à 70 Gs (70 fois l. a. gravité normale sur Terre) sans aucun signe de rupture, et ils nous ont donné l. a. stress de sortie l. a. plus élevée. Avec un rapport sign/bruit plus élevé, l’accéléromètre est plus good et a une meilleure détection. .»

Toufjian a déjà des idées sur les domaines dans lesquels les systèmes microélectromécaniques améliorés pourraient être utilisés, comme les déploiements d’airbags ou les environnements extrêmes. Mais d’abord, elle et son équipe doivent développer une manière plus contrôlée de les faire apparaître dans les constructions uniformes et incurvées qu’ils souhaitent plutôt que d’être aléatoires.

“Nous concevrons tous les appareils ultérieurs sur l. a. base de l. a. forme du dôme, ce qui nous donne une plus grande amplitude de mouvement et une plus grande flexibilité afin que des appareils plus puissants puissent être créés”, a-t-elle déclaré.

Depuis l’obtention de son doctorat, Mousavi est ingénieur chez Knowles, travaillant sur des microphones MEMS de pointe.