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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Micromécanique. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent La mécanique de précision est née au XVIIe siècle - avec l'avènement des horloges murales et de table. Elle ne nécessitait pas de saut technologique qualitatif, puisqu'elle utilisait des méthodes traditionnelles, mais seulement à plus petite échelle. Et aujourd'hui, aussi infimes soient-ils ici, ils peuvent toujours être fabriqués selon des normes communes, en travaillant avec les mêmes outils et sur les mêmes machines - bien que les plus précises - en utilisant les méthodes habituelles d'assemblage des produits. "La clé ici est peut-être un outil de traitement mécanique, écrit Boris Ponkratov dans la revue Tekhnika-Youth. Ses capacités fixent les limites de la miniaturisation. Mais dans ces limites, la mécanique de précision connaît aujourd'hui une floraison rapide. Elle est de plus en plus introduits dans les produits les plus fabriqués en série - caméras, équipements audio et vidéo, lecteurs de disque et imprimantes pour ordinateurs personnels, copieurs - sans parler de divers équipements spéciaux, par exemple pour raccorder des lignes de communication à fibre optique. Le micro-usinage laser occupe à lui seul tout un éventail, même s'il faut le dire tout de suite, il n'a pas de signification indépendante : il y a ici peu d'opérations fondamentalement nouvelles. Fondamentalement, nous parlons de souder des microcircuits et de créer des trous de différentes formes (par exemple, dans des filières pour obtenir des fibres ultra-fines à partir de résines synthétiques). Mais le véritable rééquipement technologique révolutionnaire nécessite la prochaine étape - la micromécanique.
Les dimensions des dispositifs micromécaniques sont telles que les petits et ultra-petits appareils ne suffisent pas à les créer. Comme critère, nous prenons la taille minimale des objets que cette technologie est capable de manipuler. Pour simplifier l'image, nous arrondissons les valeurs jusqu'à un ordre de grandeur. Et en les mettant à l'échelle, on obtient une sorte de spectre, où chaque technologie occupe une certaine "gamme" (les dimensions minimales approximatives sont données en millimètres): mécanique de précision classique - 1, micro-usinage laser - 0,01, micromécanique et microélectronique - 0,0001 , nanotechnologie - 0,000001". Le jalon est vraiment fatal pour tous les mécanismes - distances inférieures à 100 nm. Ensuite, les lois de la mécanique classique "s'affaiblissent" sensiblement et de plus en plus de forces interatomiques, de vibrations thermiques et d'effets quantiques se font sentir. La localisation des éléments de l'appareil est drastiquement difficile, le concept des trajectoires de leur mouvement perd son sens. En bref, dans de telles conditions, on ne peut pas du tout parler de "mécanismes" constitués de "détails". La micromécanique a eu de la chance: dès le début, elle a réussi à s'installer "sur les épaules d'un géant" - la microélectronique, ayant reçu d'elle une technologie pratiquement prête à l'emploi pour la production de masse. Après tout, la technologie éprouvée et en constante évolution des microcircuits électroniques les plus complexes se situe dans la même gamme d'échelles. Et tout comme plusieurs centaines de circuits intégrés prêts à l'emploi sont obtenus sur une seule tranche de silicium, il s'est avéré possible de réaliser plusieurs centaines de pièces mécaniques à la fois. Autrement dit, pour établir une production de masse normale. Le silicium, utilisé en microélectronique, est devenu le matériau principal des micromécanismes. De plus, une merveilleuse opportunité s'est ouverte ici pour créer les deux structures dans un complexe, dans un seul processus technologique. De tels hybrides se sont avérés si bon marché à produire que certains exemples se sont rapidement retrouvés dans les produits commerciaux les plus fabriqués en série, comme l'accéléromètre en silicium qui équipe désormais l'un des systèmes de sécurité automobile bien connus, le sac gonflable.
Le capteur inertiel de cet instrument a été conçu par Richard Muller de l'Université de Californie. D'une manière générale, la conception est extrêmement simple : une tige de silicium de quelques microns de diamètre est suspendue au-dessus d'un trou pratiqué dans le substrat de silicium. Lorsque l'accélération se produit, la tige avec un potentiel électrique qui lui est appliqué se met à vibrer et induit un signal qui est traité par un microprocesseur situé à quelques dizaines de microns dans le voisinage. Une chute de vitesse suffisamment forte (au moment de l'impact lors d'un accident) est instantanément enregistrée par l'accéléromètre, et il émet une commande pour remplir l'airbag au centre du volant, ce qui protège le conducteur des blessures les plus typiques - heurter le volant ou le pare-brise. La société japonaise Toshiba a créé un moteur électromagnétique d'un diamètre de 0,8 millimètre et d'un poids de 4 milligrammes. Sa puissance, bien sûr, est faible, mais suffisante pour des robots miniatures, dont le développement est désormais obstinément poursuivi par les principales entreprises du pays sous la tutelle générale du ministère de l'Économie et de l'Industrie. En plus de Toshiba, les sociétés Mitsubishi Electric et Hitachi jouent le violon principal dans ce programme. La longueur des robots qu'ils développent va du centimètre à plusieurs millimètres. Une personne avalera une capsule avec un tel appareil, et après la dissolution de sa coquille, l'appareil, obéissant aux signaux radio et au programme qui y est intégré, commencera à se déplacer indépendamment à travers les vaisseaux sanguins, le tractus gastro-intestinal et d'autres voies. Les robots miniatures sont conçus pour les diagnostics, les micro-opérations et l'administration de médicaments exactement comme prévu et au bon moment. On s'attend également à ce qu'ils soient utilisés pour réparer et remplacer les piles des organes artificiels. La société allemande Microtek a déjà créé un prototype d'un nouveau type d'instrument médical - un "sous-marin" miniature pour nager dans les vaisseaux sanguins. Sous la direction d'un médecin, elle est capable d'effectuer certaines opérations. Cette sonde autonome mesure 4 mm de long et 0,65 mm de diamètre. Il n'a pas de moteur, la vis est entraînée par un champ magnétique externe variable, ce qui lui permet d'atteindre des vitesses allant jusqu'à un mètre par heure. À l'avenir, la microsonde sera équipée d'un cutter pour éliminer les plaques de cholestérol des parois des vaisseaux sanguins. Il pourra transporter les gélules de médicaments au bon endroit. Une autre option est également proposée - placer des générateurs d'ultrasons sur de tels micro-dispositifs. Translucides des organes du patient de l'intérieur, les médecins recevront des informations qui restent inaccessibles dans les diagnostics conventionnels. Quelques microdispositifs plus modestes mais utiles ont également trouvé une application - par exemple, un compteur de vitesse de rotation intégré directement dans le roulement ou des capteurs internes pour la pression artérielle, la fréquence cardiaque, la glycémie et d'autres paramètres corporels qui transmettent des informations à l'extérieur par signal radio. Auteur : Musskiy S.A.
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