Miniaturizao de componentes mecnicos ganha nova tecnologia

Robtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 06/06/2024

Miniaturizao mecnica

A miniaturizao da eletrnica um fato, j esbarrando nos limites atmicos, mas miniaturizar equipamentos mecnicos muito mais complicado – quando no impraticvel, como frequentemente ocorre com os sistemas microeletromecnicos (MEMS e NEMS).

Por exemplo, a miniaturizao atinge seus limites sempre que sistemas minsculos precisem se mover ativamente, j que os motores eletromagnticos convencionais tornam-se ineficientes quando tm seu tamanho reduzido demais.

Mas Lisa Schmitt e Martin Hoffmann, da Universidade Ruhr de Bochum, na Alemanha, desenvolveram agora truques inteligentes para colocar esses pequenos equipamentos mecnicos em movimento.

Em vez de eletricidade, seus sistemas so acionados por fora eletrosttica. As aplicaes vo desde instrumentos de medio para pesquisa bsica em clulas vivas at a construo de sistemas de radar mais compactos.

Usando mtodos padro de produo de microchips, a equipe fabricou miniatuadores que consistem, por exemplo, em um substrato de silcio e pequenas gotas de gua. Ao aplicar uma tenso eltrica, o aparato faz com que a fora eletrosttica faa as gotas rolarem de modo controlado.

“No h nada de especial em fazer gotas de gua se moverem. Isso j feito h muito tempo. Nosso objetivo usar as gotas como rolos para transportar ou alinhar com preciso pequenos objetos,” detalhou Hoffmann.

Diferentes tipos de atuadores podem ser produzidos simultaneamente em uma pastilha de silcio, s vezes mais de 1.000.
[Imagem: RUB/Kramer]

Atuadores secos e molhados

A equipe demonstrou que o princpio vivel para equipamentos prticos criando uma minimesa rolante, composta por um prato quadrado movimentado por quatro gotas de gua. “Temos que aplicar uma camada hidrorrepelente na parte inferior da placa para evitar que ela se molhe,” explicou Hoffmann. “Apenas os quatro cantos possuem reas onde a gua adere placa.”

Demonstrado o conceito, a equipe agora planeja refinar o projeto. Um de seus objetivos criar um sistema tridimensional no qual as gotas se movam por uma espcie de armazm. Isso lhes permitir construir sistemas de zoom e microscpios nos quais a gota de gua seria a lente que poderia ser deformada e movida para diferentes posies.

Mas os sistemas mveis tambm podem ser produzidos inteiramente a partir de estruturas de silcio, sem qualquer tipo de lquido: Estruturas finas de silcio podem funcionar como molas elsticas ideais, que permanecem estveis em todas as condies. Em comparao a outros materiais, como os metais, o silcio tem uma grande vantagem: “Ele no envelhece,” disse Hoffmann. “Se voc deformar uma chapa metlica, ela poder permanecer deformada. Isso no acontece com o silcio. Ele sempre retorna sua forma original, desde que voc no o estresse alm de um limite crtico; ento, ele vai quebrar. No ultrapassamos esse limite, claro.”

Nesta linha, a equipe planeja demonstrar o potencial dessa tecnologia de miniaturizao mecnica para desenvolver uma antena de radar compacta, sem a grande parablica tipicamente usada, e para construir um sistema que possa ser usado para analisar o comportamento de clulas vivas sob presso.

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