这听起来可能有点超前,但我们大多数人已经在使用这项技术,却没有真正意识到它。仅举几个,PiezoMEMS技术用于手机中的超高速摄像头,在高速互联网传输中发挥重要作用。它为机器提供了在废物回收过程中分离不同种类塑料的能力,并可用于检查我们养鱼场的水质。 PiezoMEMS是压电微机电系统的缩写,这方面的工艺研究已经进行了将近20年。PiezoMEMS是一项包含尺寸远小于半毫米的组件的小型机械系统,可应用到我们能想到的几乎所有东西上,最大特点是耗电少,基于基于这种技术变焦镜头可以在1毫秒内改变形状,对焦速度比其他快得多。 PiezoMEMS是如何工作的? 当压电晶体变形时,其两端感应出电荷,这是1880年,雅克和皮埃尔·居里发现的压电效应。在这种晶体中,原子并不是完全对称排列的。这意味着当材料变形时,正负电荷(原子)之间的平衡被破坏,导致材料上感应出净电荷。 目前,MEMS先锋们已经开发了一种将硅与压电PZT(一种由铅、锆、钛和氧组成的硬陶瓷物质)集成的工艺,这使得制造PiezoMEMS晶圆成为可能。随后,再将PiezoMEMS晶圆切割成MEMS芯片,这些芯片由半毫米厚的硅片制成,看起来有点像大型光盘,上面覆盖着一层薄的(100纳米)铂电极涂层。在其顶部是一层压电薄膜,由1-2微米厚的PZT材料(铅锆钛氧化物)层组成。 压电陶瓷薄膜使得小型微系统能够以最小的能量消耗快速移动。这种材料在受到压力时也会产生电压,从而可以用作传感器。例如,汽车中的安全气囊传感器实际上是一个小型MEMS加速度计,如果您乘飞机旅行,高度计和速度计系统中很可能有一个MEMS压力传感器。 比闪电还快的激光传输 使用压电MEMS技术——激光传输,可能会彻底改变高速互联网系统和5G网络的部署。该技术非常适用于难以铺设电缆且WiFi信号之间存在干扰的密集建筑区域。 用激光传输信息,就像用光纤一样,只是不用光纤,而是用激光瞄准200米外的一个小目标点。这是一个挑战,这就是MEMS芯片的用武之地,它相当于一面3 x 3毫米的镜子。因为它的反应非常快,所以镜子可以校正激光束,使它总是击中远处的接收器,即使塔楼在风中摇摆,周围有人。(镨元素)
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