MEMS / NEMS y BioMEMS / BioNEMS Materiales y Dispositivos

publicado a la‎(s)‎ 26 jun. 2013 18:21 por José Malaguera   [ actualizado el 26 jun. 2013 18:31 ]
MEMS / NEMS y BioMEMS / BioNEMS incluyen una variedad de sensores, actuadores y micro / nanodispositivos complejos para la industria, el consumo, la defensa y aplicaciones biomédicas. Los dispositivos MEMS / NEMS  están hechos de mono cristales de silicio de LPCVD de polisilicio  y otras superficies cerámicas y polímeros.

Los dispositivos BioMEMS / NEMS  se fabrican de biomateriales, muchos usan polímeros PDMS o PMMA. Algunos dispositivos se usan para dar movimiento, y en esos casos la tribología y la mecánica son de importancia. La intensidad de la operación y una gran relación de la superficie respecto al volumen de los dispositivos da por resultado fuerzas de retardo altas, tales como la fricción y la adhesión que afectan notoriamente el rendimiento y la fiabilidad de los componentes.

En la tecnología de BioMEMS / BioNEMS, la adhesión entre las capas biológicas moleculares y el sustrato así como la fricción y el desgaste de las capas biológicas son de importancia. Los materiales utilizados en diversos dispositivos deben presentar propiedades ideales tribológicas y mecánicas a micro / nanoescala. Hay una necesidad de desarrollar lubricantes e identificar métodos de lubricación que sean adecuados para estos dispositivos. La Medición y la evaluación de las propiedades mecánicas de las estructuras micro / nanoescala son también esenciales para ayudar a identificar las dificultades de confiabilidad.

Usando la técnica del microscopío de fuerza atómica se ha realizado estudios nanomecánicos y nanotribologicos de materiales y dispositivos  y se ha explorado el uso de diferentes recubrimientos y tratamientos de superficies y pruebas de lubricación de silicio basado en superficies PDMS y PMMA. Efectos en relación a la escala en adhesión, fricción y desgaste se han medido y se ha desarrollado modelos integrales de los efectos respecto a la escala de la fricción y el desgaste como consecuencia la adhesión / deformación así como el efecto de menisco.
Para mejorar la adhesión entre las biomoléculas y las superficies basadas en silicio, se han utilizado estructuras químicas y patrones de superficie apropiadas.

En el campo de la biomimética, se ha medido la rugosidad superficial presente en hojas loto y otras  y se ha caracterizado las superficies para comprender los mecanismos responsables de la alta hidrofobicidad (ángulo de contacto alto). También se ha desarrollado modelos de superficie-rugosidad dependiente del ángulo de contacto y de las distribuciones óptimas y se han desarrollado superficies superhidrófobas. Han sido diseñados también dispositivos de múltiples niveles incluyendo dispositivos con microespejos digitales para pantallas de proyección ópticos.

En la zona de nanomecánica se han desarrollado en técnicas basadas en AFM para uso en mediciones de las propiedades mecánicas de las nanoestructuras, hechas de silicio, sílice y polímeros para estudios de los efectos de escala. Un análisis de elementos finitos se puede aplicar para el estudio de la deformación del modelo de nanoestructuras para analizar el efecto de la rugosidad de la superficie y las fracturas debido a las tensiones.
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