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美国研究人员开发出静电悬浮式MEMS开关
2019-01-04


[据物理学组织网站20190103日报道]宾汉姆顿大学和纽约州立大学的研究人员开发出一种使手机和电线更耐用的方法。



宾汉姆顿大学机械工程助理教授Sherry Towfighian和研究生Mark Pallay设计了一种新型微电子机械开关系统,通常被称为MEMS开关,它使用静电悬浮技术提供了一个强大的工作系统。



“所有手机都使用MEMS开关进行无线通信,但传统的MEMS开关使用双电极系统”Towfighian说,“这些开关在一个小时内会进行无数次开关操作,它们当前的寿命受到双电极系统的限制。”



当两个电极多次重复接触时,底部电极的表面就会遭到损伤,导致MEMS开关必须被废弃或替换。一些研究人员试图通过在电极上添加凹槽或缓冲垫来减少电极碰撞时的接触面积,从而避免损伤,但Towfighian 解释说,这只是推迟了材料损坏的时间而已。



Towfighian想创造一个完全避免损伤的系统。她没有采用双电极模型,而是设计了一个新的MEMS开关结构,由三个底部电极和一个平行的顶部电极构成。左右两侧的底部电极施加电压,中间电极和顶部电极接地。



Towfighian解释说:新型MEMS开关通常状态下是关闭的,但左右两侧的电极可以提供一个向上的拉力,拉力的大小可以克服中间两个电极之间的作用力,并打开开关。这种技术被称为静电悬浮,目前在双电极系统中是不能使用的。静电悬浮可以防止设备在连续使用后的永久损伤,并可实现可靠的双向开关。



Towfighian说:对于手机来说,这种设计意味着更长的使用寿命和更少的元件替换。对于电线来说,当电压超过极限,而我们又想要打开开关时,这种MEMS开关会很有用。这种设计使我们能够使用更可靠的MEMS开关来监测电压的异常尖峰,比如地震引起的电压尖峰,它会对公共安全造成威胁。



这项名为“使用静电悬浮的可靠MEMS开关”的研究发表在《Physics Letters》上。(工业和信息化部电子第一研究所  李茜楠)



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