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 los angeles revue petit Il montre une meilleure conception des systèmes microélectromécaniques (MEMS), des dispositifs microscopiques dotés de pièces mobiles qui sont souvent produits de los angeles 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 los angeles Northeastern College Benjamin Davaje sur l’article.

Au cours des dernières années, Tovighian a conçu des appareils de 1 millimètre carré utilisant los angeles 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 los angeles base sur quelque selected en mouvement, l’une charisma un mouvement relatif par rapport à l’autre. Los angeles plaque supérieure charisma également un affect sur los angeles plaque inférieure, et cette friction se transformera en fees sur les surfaces. en raison du touch et de los angeles séparation, nous avons donc fabriqué ces accéléromètres auto-alimentés.” ”

Cependant, une erreur est apparue dans l’un des so much de systèmes microélectromécaniques, fabriqués à l’aide de ways 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 los angeles poubelle, mais ont décidé de le tester sur un vibrateur du laboratoire MEMS et son récupérateur d’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 los angeles gravité normale sur Terre) sans aucun signe de rupture, et ils nous ont donné los angeles stress de sortie los angeles 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 los angeles base de los angeles 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.