Исследователи из Университета Бингемтон и Университета штата Нью-Йорк разработали способ сделать мобильные телефоны и линии электропередачи более долговечными.

Доцент кафедры машиностроения Университета Бингемтона Шерри Тауфигиан и аспирант Марк Паллай создали микроэлектромеханическую систему нового типа, более известную как MEMS- переключатель , которая использует электростатическую левитацию для создания более надежной системы.

«Все мобильные телефоны используют MEMS-переключатели для беспроводной связи , но традиционно есть только два электрода», — сказал Тауфиган. «Эти переключатели многократно открываются и закрываются в течение всего одного часа, но их текущий срок службы ограничен двухэлектродной системой».

Когда два электрода соприкасаются — после нескольких повторений — поверхность нижнего электрода повреждается, что приводит к появлению переключателя MEMS, который необходимо выбросить и заменить. Некоторые исследователи пытались избежать повреждения, добавляя ямочки или посадочные площадки к электродам, чтобы уменьшить площадь контакта, когда электроды сталкиваются, но Towfighian объяснил, что это только задерживает возможное разрушение материала.

Она хотела создать систему, которая бы полностью избегала повреждений. Вместо того, чтобы следовать модели с двумя электродами, она разработала MEMS-переключатель с тремя электродами внизу и одним электродом, параллельным другим. Два нижних электрода с правой и левой стороны заряжены, а средний и верхний электроды заземлены.

«Этот тип MEMS-переключателя обычно замкнут, но боковые электроды создают сильную направленную вверх силу, которая может преодолевать силы между двумя средними электродами и открывать переключатель», — пояснил Тауфиган. Эта сила, называемая электростатической левитацией, в настоящее время недоступна для двухэлектродной системы. Способность генерировать эту силу предотвращает постоянное повреждение устройства после продолжительного использования и обеспечивает надежное двунаправленное переключение.

«Для мобильных телефонов этот дизайн означает более длительный срок службы и меньшее количество замен компонентов», — сказал Тауфиян. «Для линий электропередач этот тип MEMS-переключателя был бы полезен, когда напряжение выходит за пределы предела, и мы хотим открыть переключатель. Конструкция позволяет нам иметь более надежные переключатели для мониторинга необычных скачков напряжения, таких как вызванные землетрясением, это может создать угрозу общественной безопасности «.

Исследование под названием «Надежный MEMS-переключатель с использованием электростатической левитации» было опубликовано в журнале « Прикладная физика» .