Investigadores de la Universidad de Binghamton diseñan un interruptor MEMS más duradero

Investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Binghamton han desarrollado una manera de hacer que los teléfonos celulares y las líneas eléctricas sean más duraderos.

El profesor asistente Sherry Towfighian y el estudiante graduado Mark Pallay crearon un nuevo tipo de sistema microelectromecánico, más conocido como interruptor MEMS, que utiliza la levitación electrostática para proporcionar un sistema más robusto.

"Todos los teléfonos celulares usan interruptores MEMS para la comunicación inalámbrica, pero tradicionalmente solo hay dos electrodos", dijo Towfighian. "Esos interruptores se abren y cierran varias veces durante solo una hora, pero su vida útil actual está limitada por el sistema de dos electrodos".

Cuando los dos electrodos entran en contacto, después de varias repeticiones, la superficie del electrodo inferior se daña, lo que lleva a un interruptor MEMS que debe desecharse y reemplazarse. Algunos investigadores han tratado de evitar el daño agregando hoyuelos o plataformas de aterrizaje a los electrodos para reducir el área de contacto cuando los electrodos chocan, pero Towfighian explicó que esto solo retrasa la ruptura del material.

Quería crear un sistema que evite el daño por completo. En lugar de seguir el modelo de dos electrodos, diseñó un interruptor MEMS con tres electrodos en la parte inferior y un electrodo paralelo a los otros. Los dos electrodos inferiores en el lado derecho e izquierdo se cargan, mientras que los electrodos medio y superior están conectados a tierra.

"Este tipo de interruptor MEMS normalmente está cerrado, pero los electrodos laterales proporcionan una fuerte fuerza ascendente que puede superar las fuerzas entre los dos electrodos centrales y abrir el interruptor", explicó Towfighian. Esta fuerza, llamada levitación electrostática, actualmente no está disponible con el sistema de dos electrodos. La capacidad de generar esta fuerza evita el daño permanente del dispositivo después del uso continuo y permite un interruptor bidireccional confiable.

"Para los teléfonos celulares, este diseño significa una vida más larga y menos reemplazos de componentes", dijo Towfighian. “Para líneas eléctricas, este tipo de interruptor MEMS sería útil cuando el voltaje supera un límite y queremos abrir el interruptor. El diseño nos permite tener interruptores más confiables para monitorear picos inusuales en el voltaje, como los causados ​​por un terremoto, que pueden causar peligro a la seguridad pública ".

El estudio titulado "Un interruptor MEMS confiable que usa levitación electrostática" se publicó el 20 de noviembre de 2018, en Applied Physics Letters . Fue financiado por la División de Sistemas Eléctricos, Comunicaciones y Ciberespaciales (ECCS) de la Fundación Nacional de Ciencias (ECCS, por sus siglas en inglés) # 1608692.