Nowe modele dla nowych trendów w miniaturyzacji

Coraz częściej mamy w codziennym życiu kontakt z kompaktowymi urządzeniami o ogromnym zagęszczeniu zintegrowanych funkcji. W miarę zmniejszania skali efekty powierzchniowe i efekty rozmiaru zaczynają jednak przeważać nad reakcjami i zachowaniami samego materiału. Oznacza to, że właściwości określone na podstawie próbek makroskopowych materiału przestają mieć zastosowanie w dokładnych analizach i dalszym projektowaniu. Gdy rozmiary komponentów zbliżają się do skali mikro, zachowania mechaniczne, trybologiczne i odkształceniowe zaczynają odbiegać od analogicznych zachowań dla większych elementów.

Naukowcy pracujący nad projektem MICROMANUFACTURING (Multi-scale material modeling for micro-manufacturing of micro-feature arrays on large surface areas) pomyślnie wypełnili lukę między metodami modelowania mezo- i mikroskalowego, opracowując i weryfikując dokładne modele procesów mikrowytwarzania.

Członkowie zespołu projektowego poszerzyli wiedzę na temat zachowań materiałów, kontroli procesów technologicznych, mechaniki odkształcania i trybologii, dążąc do precyzyjnego i opłacalnego mikrowytwarzania. Przykładowe zastosowania to części mikroskalowe, m.in. styki, złącza, przekładnie i pompy, oraz szyki mikroelementów na dużych powierzchniach, na przykład mikrokanaliki, mikropiramidki, mikrostożki i mikrowypukłości.

Prace projektu mają bezpośrednie znaczenie dla wytwarzania płytek dwubiegunowych do ogniw paliwowych i implantów biomedycznych o powierzchniach pokrytych rzędami mikrokanalików i porowatych mikrowypukłości. Takie powierzchnie są niezbędne dla uzyskania wysokiej sprawności przenoszenia ciepła i masy. Naukowcy dokładnie zbadali możliwości formowania mikrokanalików i interakcje między parametrami mikrowytwarzania a jakością powierzchni, korozją i oporem styków.

Precyzyjne modelowanie umożliwia opłacalne mierzenie właściwości materiałów w mikroskali. Otwiera to drogę do opracowywania szybkich i tanich procesów mikrowytwarzania, które są niezbędne do wprowadzania na rynek zminiaturyzowanych ogniw paliwowych i urządzeń medycznych.