Forskere designer en mere holdbar MEMS -switch

Forskere fra Binghamton University, State University of New York har udviklet en måde at gøre mobiltelefoner og elledninger mere holdbare.

Binghamton University Assistant Professor of Mechanical Engineering Sherry Towfighian og kandidatstuderende Mark Pallay skabte en ny type mikroelektromekanisk system - mere almindeligt kendt som en MEMS -switch - der bruger elektrostatisk levitation til at give et mere robust system.

"Alle mobiltelefoner bruger MEMS -switches til trådløs kommunikation, men traditionelt er der kun to elektroder, "sagde Towfighian." Disse kontakter åbnes og lukkes adskillige gange i løbet af bare en time, men deres nuværende levetid er begrænset af toelektrodesystemet. "

Når de to elektroder kommer i kontakt - efter flere gentagelser - bliver overfladen af ​​bundelektroden beskadiget, hvilket fører til en MEMS -switch, der skal kasseres og udskiftes. Nogle forskere har forsøgt at undgå skaden ved at tilføje fordybninger eller landingspuder til elektroderne for at reducere kontaktområdet, når elektroderne kolliderer, men Towfighian forklarede, at dette kun forsinker den eventuelle nedbrydning af materialet.

Hun ville oprette et system, der helt undgår skader. I stedet for at følge to-elektrode modellen, hun designede en MEMS switch med tre elektroder i bunden og en elektrode parallelt med de andre. De to nederste elektroder på højre og venstre side oplades, mens de midterste og øverste elektroder er jordet.

"Denne type MEMS -switch er normalt lukket, men sideelektroderne giver en stærk opadgående kraft, der kan overvinde kræfterne mellem de to midterste elektroder og åbne kontakten, "forklarede Towfighian. Denne kraft, kaldet elektrostatisk levitation, er i øjeblikket ikke tilgængelig med to-elektrode-systemet. Evnen til at generere denne kraft forhindrer permanent skade på enheden efter kontinuerlig brug og muliggør en pålidelig tovejskontakt.

"For mobiltelefoner, dette design betyder længere levetid og færre komponentudskiftninger, "sagde Towfighian." For elledninger, denne type MEMS -switch ville være nyttig, når spændingen går ud over en grænse, og vi vil åbne kontakten. Designet giver os mulighed for at have mere pålidelige kontakter til at overvåge usædvanlige spændingsstigninger, ligesom dem forårsaget af et jordskælv, der kan udgøre fare for den offentlige sikkerhed. "

Studiet, med titlen "En pålidelig MEMS -switch ved hjælp af elektrostatisk levitation, "Blev offentliggjort i Anvendt fysik bogstaver .