الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS- Micro–electromechanical systems) هي تقنية تتضمن الأجزاء الإلكترونية والحركية في الأجهزة المجهرية.
تتكون الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة من مكونات يتراوح حجمها من 1 إلى 100 ميكرومتر , وتتراوح هذه الاجهزة عادةً في الحجم من 20 ميكرومتر إلى مليمتر , في حين يتم تجميع المكونات في صفائف ( على سبيل المثال، مستشعرات الحركة ) يمكن أن تكون أكبر ويعتمد على هذا على حسب الاستخدام. وتتكون عادةً من جهاز مركزي يقوم بمعالجة البيانات (مثل المعالج الدقيق) والعديد من المكونات التي تتفاعل مع البيئة (مثل أجهزة الاستشعار الدقيقة).
بالمقارنة مع الأجهزة الميكانيكية واسعة النطاق، تتمتع الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة بمساحة سطح عالية إلى نسبة الحجم، مما يجعل القوى الناتجة عن الكهرومغناطيسية المحيطة (مثل الشحنات الكهروستاتيكية والعزوم المغناطيسية) وديناميكيات السوائل (مثل التوتر السطحي واللزوجة) أكثر أهمية في اعتبارات التصميم . وعلى النقيض من تكنولوجيا النانو الجزيئية والإلكترونيات الجزيئية، والتي تحتاج أيضًا إلى أخذ كيمياء السطح وخصائص المواد في الاعتبار، فإن تكنولوجيا MEMS تعتبر أقل اعتمادية على ذلك.
إن عدت بالزمن عزيزي القارئ قبل وجود التكنولوجيا اللازمة لإنشائها، كانت الآلات المعروفة لدينا الآن معقدة وكبيرة الحجم نظراً لضخامة حجم المكونات . بمجرد أن أصبح من الممكن إنتاج الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة باستخدام تقنيات مثل أشباه الموصلات المعدلة وكذلك تقنيات البلازما وغيرها، والتي تُستخدم عادةً لإنشاء المعالجات الحاسوبية، أصبحت مفيدة وحل مبسط للعديد من ضخامة الالكترونيات . وتشمل عملية تصنيع الأجهزة الكهروميكانيكية الدقيقية هذه التقنيات الطلاء والقولبة الدقيقة، و التفريغ الكهربائي، والحفر الرطب، والحفر الجاف ، وكل هذه التقنيات تعتبر نفسها المستخدمة في إنشاء المعالجات الحاسوبية القديمة .
الأنظمة الكهروميكانيكية النانوية (NEMS) وتكنولوجيا النانو هي نتيجة اندماجهما على المستوى النانوي. وتعتبر مستوى أكثر تعقيداً حيث تتضمن هذه الصناعة عمليات أكثر حساسية وتحتاج إلى تكلفة اكبر ومعامل بتقنيات اعلى .
المواد المفضلة لهذه التكنولوجيا
دون النظر اساساً للموضوع يعد السيليكون حجر الاساس لجميع تطبيقات اشباه الموصلات والاجهزة الدقيقة , فهو رخيص الثمن مقارنة بباقي المواد ومقاوم للعوامل الخارجية والحرارة والتآكل وكذلك قدرته على تغيير درجة توصيله للشحنات الكهربائية مما يجعل منه الخيار الأمثل لكل الاجهزة المعتمد على تقنيات دقيقة مثل مستشعرات الحركة , تقنيات الاضائة مثل LED وكذلك المرايا الصغيرة وغيرها من التقنيات .
تستخدم أيضا مواد كثيرة اخرى مثل استخدام كربيد السيليكون ,التيتانيوم والألمنيوم نيتريدات السيليكون، بالإضافة إلى السيراميك الأخرى، بشكل متزايد في تصنيع الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة و يعتمد اختيار مادة أو مجموعة من المواد على طريقة التصنيع, فالمعادن تعتمد في تصنيعها على طرق اخرى حيث هناك قابلية لها لتوصيل الكهرباء , اما بالنسبة للسيراميك والمواد الغير موصلة فيعتمد على طريقة ترسيب كيميائية غالباً .
استخدامات الأنظمة الكهروميكانيكية
قد تتسائل أين يمكنني استخدام هذه التقنيات ؟
الحقيقة أنك في هذه اللحظة تقوم باستخدامها ! جميع الاجهزة الالكترونية التي تتعامل معاهم او تقرأ منها هذه المقالة تحتوي على تقنيات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة بداية من رؤوس حبر الطابعات النافثة للحبر Ink Jet وحتى شاشات الهواتف , مستشعرات الحركة والحرارة وانظمة كثيرة في عدسات وكميرات الهواتف وغيرها .
اقرأ أيضا: التحول الرقمي.
استخدامات مستقبلية
تتطور تكنولوجيا الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة كل يوم كسائر التقنيات المعروفة لدى البشر , وتزداد تعقيداً وقوة فالمستعشرات اليوم أصبحت في غاية الدقة والقوة والحساسية , كما انها ستعتمد على تقنيات الذكاء الاصطناعي لتصبح أكثر ذكائاً في مجالات مثل الطب كمستشعرات حيوية مزروعة في الجسم او حتى في داخل الاجهزة الطبية كوظيفة أساسية او انوية , ناهيك عن التقنيات المعقدة مثل التنقيب والطيران بجميع انواعه والروبوتات الخ
الخلاصة
عزيزي القارئ إن كل التقنيات اليوم اصبحت في دائرة الاندماج لم يعد هناك علم واحد كفيل بإن يغير شيئاً ما فكل العلوم الآن هي علوم مرتبطة ببعضها , قد تكون علوم الحاسوب أصبحت مرتبطة بعلوم تطبيقية مثل الكيمياء والأحياء وغيرها للوصول إلى افكار وغايات وأهداف جديدة .
لا توجد تعليقات