¿Cuánto tiempo pueden durar pequeños engranajes y otras piezas móviles microscópicas antes de que se desgasten? ¿Cuáles son las señales de advertencia de que estos componentes están a punto de fallar, lo que puede suceder en solo unas décimas de segundo? ¿Esforzarse por proporcionar respuestas claras a estospreguntas, los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST han desarrollado un método para rastrear más rápidamente los sistemas microelectromecánicos MEMS a medida que funcionan y, lo que es más importante, a medida que dejan de funcionar.
Al usar este método para el análisis de fallas microscópicas, los investigadores y los fabricantes podrían mejorar la confiabilidad de los componentes MEMS que están desarrollando, desde robots en miniatura y drones hasta pequeñas pinzas para cirugía ocular y sensores para detectar pequeñas cantidades de químicos tóxicos.
Durante la última década, los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST han medido el movimiento y las interacciones entre los componentes MEMS. En su trabajo más reciente, los científicos lograron hacer estas mediciones cien veces más rápido, en la escala demilésimas, en lugar de décimas, de un segundo.
La escala de tiempo más rápida permitió a los investigadores resolver detalles finos de los movimientos transitorios y erráticos que pueden ocurrir antes y durante la falla de MEMS. Las mediciones más rápidas también permitieron pruebas repetitivas, necesarias para evaluar la durabilidad de los sistemas mecánicos en miniatura.- se llevará a cabo más rápidamente. Los investigadores del NIST, incluidos Samuel Stavis y Craig Copeland, describieron su trabajo en el Revista de sistemas microelectromecánicos .
Como en su trabajo anterior, el equipo etiquetó los componentes MEMS con partículas fluorescentes para rastrear su movimiento. Utilizando microscopios ópticos y cámaras sensibles para ver e imágenes de las partículas emisoras de luz, los investigadores rastrearon desplazamientos tan pequeños como unas pocas billonésimas partes de unmetro y rotaciones tan pequeñas como varias millonésimas de radianes. Un microradián es el ángulo correspondiente a un arco de unos 10 metros a lo largo de la circunferencia de la tierra.
Un sistema de imágenes más rápido y partículas fluorescentes más grandes, que emiten más luz, proporcionaron a los científicos las herramientas para realizar sus mediciones de seguimiento de partículas cien veces más rápido que antes.
"Si no puede medir cómo se mueven los componentes de un MEMS en las escalas de longitud y tiempo relevantes, entonces es difícil entender cómo funcionan y cómo mejorarlos", dijo Copeland.
En su sistema de prueba, Stavis, Copeland y sus colegas probaron parte de un motor microelectromecánico. La parte de prueba se movió de un lado a otro, girando un engranaje a través de un mecanismo de trinquete. Aunque este sistema es uno de los MEMS más confiables que transfieren el movimiento a través departes en contacto deslizante, sin embargo, puede exhibir problemas tales como rendimiento errático y fallas prematuras.
El equipo descubrió que el empuje de las partes en contacto en el sistema, ya sea que el contacto entre las partes ocurriera en un solo punto o se moviera entre varios puntos, y el desgaste de las superficies en contacto, todos podrían jugar un papel clave en la durabilidad de MEMS.
"Nuestro método de seguimiento es ampliamente aplicable para estudiar el movimiento de los microsistemas, y seguimos avanzando", dijo Stavis.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :