Микроэлектромеханические системы (Microelectromechanical systems – MEMS) в небольших электронных устройствах часто выходят из строя из-за адгезии, явления, выражающегося в возникновении сил притяжения между поверхностями соприкасающихся частей механизмов. Исследователи Университета Арканзаса (University of Arkansas) разработали метод, который уменьшает эти силы и обеспечивает бесперебойную работу микромеханизмов.
"Существует два подхода к решению проблемы адгезии в микромеханических устройствах, - сообщила Мин Зу (Min Zou), доцент кафедры машиностроения. - Один из них – химический. Он включает в себя применение химических реагентов для уменьшения сил взаимодействия между поверхностями. Другой метод предусматривает перестройку самой поверхности. Наш подход прост: мы создали наноразмерные неровности, для того чтобы сократить площадь контакта между поверхностями"
Целью проекта являлось создание несмачиваемых поверхностей. Общепринятым критерием, описывающим смачиваемость поверхности, считается краевой угол. Поверхность является несмачиваемой, если краевой угол составляет величину более 90 градусов. Капля жидкости на поверхности при краевом угле, близком к 180 градусам, представляет собой почти идеальную сферу с минимальной площадью контакта с поверхностью.
Используя только второй из упомянутых методов, исследователи под руководством Мин Зу добились того, что краевой угол контакта воды с поверхностью кремния составил 137 градусов. До сих пор никому не удавалось получить такой величины без использования химических реагентов. Также ученые провели эксперимент, сочетающий оба упомянутых выше метода, при этом краевой угол составил величину более 150 градусов, что говорит о практически полной несмачиваемости поверхности.
Команда Мин Зу начала исследования с аморфного кремния. Ученые использовали в качестве катализатора алюминий, для того чтобы индуцировать процесс кристаллизации, проявляющийся в образовании нано- и микрокристаллитов, формирующихся на поверхности кремния. Исследователи добивались кристаллизации аморфного кремния при помощи стандартного отжига, процесса быстрого нагрева и охлаждения.
"Мы показали, что величину площади, покрываемой нанотекстурой, можно контролировать путем изменения температуры и продолжительности отжига", - прокомментировала Зу.
