موقع المهندس موقع المهندس بيت كل مهندس 
الأنظمة الكهروميكانيكية الميكروية MEMS
هل بالإمكان تصنيع آلات بأبعاد شعر الانسان ؟
إن قطر شعر الإ نسان يتراوح بين 50 إلى 200 ميكرون (مليون جزء من المتر). فهل فكرت بكيفية إنتاج قطع أو آلات بهذه الأبعاد ؟ بالإجابة على هذا السؤال نجيب على الكثير من الإستفسارات حول كيفية صناعة الأجهزة المحمولة Portable Devices خصوصا الأجهزة الطبية و الحساسات وأجهزة والهاتف النقال وغيرها….
مع تطور وتيرة الحياة اليومية أصبح الانسان يعيش عصر السرعة عصر الكومبيوتر و الحركة و من هنا اقتدت الحاجة للتفكير بإنتاج الكومبيوتر المحمولLaptop والهاتف النقال Mobile و الأجهزة الطبيةالمحمولة كأجهزة قياس ضغط الدم والسكروغيرها.
إذا لم تعد الصناعة حاليا تقتصر على تصنيع القطع الآلات الضخمة ذات الأبعاد الكبيرة Macro scaleو إنما تعدت ذلك لتشملالقطع و الآلات ذات الأبعاد الصغيرة Micro scale حيث أخذ المصممون والمهندسون بالتوجه نحو تصنيع قطع و آلات بأبعاد صغيرة لما لذلك من دور في تخفيض استهلاك بالطاقة و زيادة في أداء و حسا سية هذه الأجهزة بالإضافة إلى ما لذلك من دور في تخفيض تكاليف الإنتاج و ما ذكر سابقا من إمكانية تحويل الأجهزة لأجهزة محمولة.
إن طرق التصنيع التقليدية (كالخراطة و التسوية و التشكيل و..) المعروفة من قبل مهندسي الإنتاج و التصنيع هي غير قادرة على أن تفي بالغرض أو أداء هذه المهمة لذا كان لابد للعلماء و المهندسين من البحث عن طرق تصنيع جديدة بديلة تمكنهم من تصنيع قطع و تركيبات و حتى آلات بأبعاد صغيرة لا تتجاوز أبعاد شعرالإنسان. نظرا لذلك ظهرت ما تدعى بالأنظمة الكهروميكانيكية الميكروية MEMS أو Micro-Electro-Mechanical System.
الأنظمة الكهروميكانيكية الميكروية MEMS
إن MEMS هومصطلح يستخدم في أمريكا يعني الأنظمة الكهروميكانيكية الميكروية و هو يطلق على الآلات التي تحتوي على أجزا ء متحركة بأبعاد الميكرونات كما تحتوي على أجزاء كهربائية , ميكانيكية و قد تكون بصرية مصنوعة من مادة السلكونSi أو غيرها من المواد. كما و يطلق على هذه الآلات اسم تقنية الأنظمة الميكروية Micro System Technology . تبين الصورة في الشكل (1) مقارنة بين أبعاد محرك كهروميكانيكي ميكروي و شعرة نظامية للإنسان.
مقارنة بين أبعاد محرك كهروميكانيكي ميكروي و شعرة نظامية للإنسان
إن أبعاد هذه الأنظمة MEMS تتراوح من عدة ميكرونات و حتى عدة ميليميترات. يمكن لهذه الأنظمة أن تـستشعر , تتحكم و تتحرك ضمن نطاق الميكرونات و أن تؤثر على شكل تغيرات ضمن النطاق المدرك بالعين المجردة.
الشكل (2) يوضح المكونات التي تتألف منها أنظمة MEMS. هذه المكونات هي الحساس الميكروي ، المحرك الميكروي ، الأجزاء الميكروية بالإضافة إلى الدارات الإلكترونية الميكروية.
microactuator
microsensor
microelectronic
microstructure
MEMS
مخطط يمثل مكونات منها أنظمة MEMS
مبادئ و تطبيقات الأنظمة الكهروميكانيكية الميكروية MEMS
يوجد الكثير من التطبيقات لأنظمة MEMS. تعتمد هذه التطبيقات و الأدوات على تأثيرات و مبادئ مختلفة. هذه التأ ثيرات هي إما ميكانيكية ، حرارية ، بصرية ، تذبذبية ، مغناطيسية ، كهربائية أو كيميائية. والمبدأ المستخدم في هذه الأجهزة هو تحويل الطاقة من شكل لآخر كما هو هوضح في المخطط التالي.
Magnetic
Optical
Chemical
Electrical
Mechanical
Thermal
أنظمة ال MEMS كما لو أنها محولات طاقة
هنالك العديد من التطبيقات المستخدمة تجاريا لتقنية الأنظمة الميكروية MST. هذه التطبيقات تتضمن حساسات (أجهزة استشعار) ، منظمات و متحكمات بالسوائل ، موصلات و قواطع ضوئية ،مخزنات معطيات بكميات كبيرة ، مقاييس التسارع و الاتجاه ، حساسات كيميائية و حيوية. إن عدد التطبيقات المبنية على تقنية الأنظمة الميكروية MST يزداد بخطوات متسارعة خصوصا في مجال الحساسات الميكروية التي تستخدم حساس (مسبار) مدمج مع دارات الكترونية لمعالجة الإشارة ضمن نفس الشريحة لإنتاج ما يسمى بالحساسات الذكية. الصور المبينة في الشكل (4) تظهربعض التطبيقات المصنعة باستخدام تقنية الأنظمة الميكروية MST حيث: 1)- حساس ضغط 2)- مرأة رقمية لجهاز عرض بصري 3)- ميكانيزمات بأبعاد ميكروية 4)- جهاز مزج و معالجة الأدوية ميكروي 5)- ملقط ميكروي لحمل قطع ميكروية.
أهمية الأنظمة الكهروميكانيكية الميكروية MEMS
تقدم تقنية تقنية الأنظمة الميكروية MST الفرصة لإنتاج إما تجهيزات ميكانيكية ، كهروميكانيكية أوكهروكيميائية بحجم أصغرو بنفس الوظيفة المنجزة من قبل الأجهزة الضخمة و الحديثة.
إن الاهتمام بالأنظمة الميكروية MST ينتج عن مجموعة من العوامل تصنف ضمن عوامل مرتبطة بالفرصة التي تقدمها هذه التقنية لشركات الMEMS من منظور الأعمال و الصنف الثاني مرتبط بالعوامل الفنية.