p (Phys.org) —Airbags, impressoras jato de tinta e projetores de vídeo podem não parecer ter muito em comum, mas todos os três dependem da ação de minúsculo, dispositivos em microescala para funcionar corretamente. p Esses dispositivos, conhecidos como sistemas microeletromecânicos (MEMS), são de interesse crescente para pesquisadores por causa de sua ampla gama de aplicações, de microfones a biossensores.

p A maior parte da geração atual de MEMS é feita principalmente de silício, o que se deve em grande parte à relativa facilidade de fabricação de dispositivos baseados em silício com a tecnologia atual. Contudo, MEMS à base de silício têm algumas desvantagens significativas:eles se desgastam muito rapidamente devido ao atrito e não são biocompatíveis - evitando possíveis aplicações médicas futuras dentro do corpo humano.

p Pesquisadores do Centro de Materiais em Nanoescala do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA e um punhado de outras instituições ao redor do mundo direcionaram seu foco para explorar MEMS feitos de um material relativamente novo conhecido como diamante ultranocristalino (UNCD), que são filmes finos de diamante lisos e resistentes ao desgaste.

p "MEMS robustos e confiáveis ​​são necessários para ações de deslizamento e rotação em pequena escala, "O nanocientista de Argonne, Anirudha Sumant, disse." O silício não tem propriedades mecânicas ou de desgaste tão boas quanto o diamante.

p Mas a relativa dificuldade de tentar criar um dispositivo MEMS do UNCD complica as coisas. MEMS deve ser feito com extrema precisão, e seus componentes não podem sair do lugar.

p O objetivo do experimento era fazer a parte de um dispositivo MEMS conhecido como atuador, que, neste caso, converte a energia térmica em deslocamento ou movimento mecânico. O atuador se parece com uma teia de fios diamantados que se expande e se contrai como um fole à medida que é aquecido e resfriado. Esta teia de filamentos de diamante está presa a uma longa haste, que pode então ser anexado a um sistema microgear para fornecer movimento rotacional.

p Infelizmente, o material do diamante é assolado por tensões que os cientistas precisam encontrar maneiras de contornar. O material é especialmente conhecido pelo que Sumant chama de "tensão compressiva, "um fenômeno que ocorre porque a rede atômica do diamante não se expande tanto durante a fase quente, quando o filme é depositado em outro material." A principal questão que estamos tentando resolver é como reduzir o estresse intrínseco neste filme, "Sumant disse.

p Felizmente, várias das propriedades do filme UNCD ajudam a aliviar o estresse. UNCD consiste em pequenos grãos de diamante conectados por limites de grãos. "Você pode pensar nesses limites de grãos como uma rede de badminton; eles são flexíveis em vez de rígidos, o que é bom para acomodar o estresse, "Sumant disse." Há também um tamanho de grão uniforme de baixo para cima, o que é importante para manter o estresse baixo. "

p Os pesquisadores foram capazes de ajustar o estresse intrínseco otimizando os materiais de contorno de grão e a espessura dos filmes.

p "Isso realmente abre a porta para o uso de diamante para a fabricação de dispositivos MEMS avançados, "Sumant disse.

p Um estudo baseado na pesquisa, "Diamante ultranocristalino eletricamente condutor para o desenvolvimento de uma próxima geração de micro-atuadores, "apareceu na edição de 2 de maio da Sensores e Atuadores A:Físico .