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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
Micromecánica. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. La mecánica precisa nació en el siglo XVII, con la llegada de los relojes de pared y de mesa. No requirió un salto tecnológico cualitativo, ya que utilizó métodos tradicionales, pero solo a menor escala. Y hoy, por pequeños que sean los detalles aquí, aún se pueden fabricar de acuerdo con los estándares comunes, trabajando con las mismas herramientas y en las mismas máquinas, aunque las más precisas, utilizando los métodos habituales de ensamblaje de productos. "La clave aquí es, quizás, una herramienta de procesamiento mecánico", escribe Boris Ponkratov en la revista Tekhnika-Youth: cámaras, equipos de audio y video, unidades de disco e impresoras para computadoras personales, fotocopiadoras, sin mencionar varios equipos especiales, para ejemplo, para unir líneas de comunicación de fibra óptica. El micromecanizado láser por sí solo ocupa toda una gama, aunque, hay que decirlo de inmediato, no tiene un significado independiente: hay pocas operaciones fundamentalmente nuevas aquí. Básicamente, estamos hablando de soldar microcircuitos y crear agujeros de varias formas (por ejemplo, en hileras para obtener fibras ultrafinas a partir de resinas sintéticas). Pero el verdadero reequipamiento tecnológico revolucionario requiere el siguiente paso: la micromecánica.
Las dimensiones de los dispositivos micromecánicos son tales que los dispositivos pequeños y ultrapequeños no son suficientes para crearlos. Tomamos como criterio el tamaño mínimo de los objetos que esta tecnología es capaz de manipular. Para simplificar la imagen, redondeamos los valores a un orden de magnitud. Y poniéndolos en una escala de escala, obtenemos una especie de espectro, donde cada tecnología ocupa un cierto "rango" (las dimensiones mínimas aproximadas se dan en milímetros): mecánica de precisión clásica - 1, micromecanizado láser - 0,01, micromecánica y microelectrónica - 0,0001 , nanotecnología - 0,000001". El hito es realmente fatal para cualquier mecanismo: distancias inferiores a 100 nm. Luego, las leyes de la mecánica clásica se "debilitan" notablemente y cada vez se hacen sentir más fuerzas interatómicas, vibraciones térmicas y efectos cuánticos. La localización de los elementos del dispositivo es drásticamente difícil, el concepto de las trayectorias de su movimiento pierde su significado. En resumen, en tales condiciones no se puede hablar en absoluto de "mecanismos" consistentes en "detalles". La micromecánica tuvo suerte: desde el principio, logró asentarse "sobre los hombros de un gigante": la microelectrónica, habiendo recibido de ella una tecnología prácticamente lista para la producción en masa. Después de todo, la tecnología probada y en constante desarrollo de los microcircuitos electrónicos más complejos se encuentra en el mismo rango de escalas. Y así como se obtienen muchos cientos de circuitos integrados listos para usar en una sola oblea de silicio, resultó ser posible hacer varios cientos de piezas mecánicas a la vez. Es decir, para establecer la producción en masa normal. El silicio, utilizado en microelectrónica, se ha convertido en el material principal de los micromecanismos. Además, aquí se ha abierto una maravillosa oportunidad para crear ambas estructuras en un complejo, en un único proceso tecnológico. Tales híbridos resultaron ser tan baratos de producir que algunos ejemplos rápidamente se abrieron paso en la mayoría de los productos comerciales producidos en masa, como el acelerómetro de silicio que ahora se instala en uno de los sistemas de seguridad de automóviles más conocidos, la bolsa inflable.
El sensor de inercia de este instrumento fue diseñado por Richard Muller de la Universidad de California. En términos generales, el diseño es extremadamente simple: una barra de silicio con un diámetro de varias micras está suspendida sobre un orificio practicado en el sustrato de silicio. Cuando ocurre la aceleración, la varilla a la que se le aplica un potencial eléctrico comienza a vibrar e induce una señal que es procesada por un microprocesador ubicado a decenas de micras en la vecindad. Una caída de velocidad suficientemente brusca (en el momento del impacto en un accidente) es registrada instantáneamente por el acelerómetro, y emite una orden para llenar la bolsa de aire en el centro del volante, que protege al conductor de las lesiones más típicas: golpear el volante o el parabrisas. La corporación japonesa Toshiba ha creado un motor electromagnético con un diámetro de 0,8 milímetros y un peso de 4 miligramos. Su potencia, por supuesto, es pequeña, pero suficiente para los robots en miniatura, cuyo desarrollo ahora persiguen obstinadamente las principales empresas del país bajo la supervisión general del Ministerio de Economía e Industria. Además de Toshiba, las corporaciones Mitsubishi Electric e Hitachi juegan el papel principal en este programa. La longitud de los robots que desarrollan oscila entre un centímetro y varios milímetros. Una persona tragará una cápsula con dicho dispositivo, y después de la disolución de su caparazón, el dispositivo, obedeciendo las señales de radio y el programa integrado en él, comenzará a moverse de forma independiente a través de los vasos sanguíneos, el tracto gastrointestinal y otras vías. Los robots en miniatura están diseñados para diagnósticos, microoperaciones y administración de medicamentos exactamente como se pretendía y en el momento adecuado. También se espera que se utilicen para reparar y reemplazar baterías en órganos artificiales. La firma alemana Mikrotek ya ha creado un prototipo de un nuevo tipo de instrumento médico: un "submarino" en miniatura para nadar a través de los vasos sanguíneos. Bajo la dirección de un médico, puede realizar algunas operaciones. Esta sonda autónoma tiene 4 mm de largo y 0,65 mm de diámetro. No tiene motor, el tornillo es accionado por un campo magnético variable externo, lo que le permite alcanzar velocidades de hasta un metro por hora. En el futuro, la microsonda estará equipada con un cortador para eliminar las placas de colesterol de las paredes de los vasos sanguíneos. Él podrá llevar las cápsulas de medicina al lugar correcto. También se propone otra opción: colocar generadores de ultrasonido en dichos microdispositivos. Traslúcidos de los órganos del paciente desde el interior, los médicos recibirán información que permanece inaccesible en los diagnósticos convencionales. Algunos microdispositivos más modestos pero útiles también han encontrado aplicación, por ejemplo, un medidor de velocidad de rotación integrado directamente en el cojinete o sensores internos para la presión arterial, frecuencia cardíaca, azúcar en la sangre y otros parámetros corporales que transmiten información al exterior por señal de radio. Autor: Musskiy S.A.
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