Công nghệ vi cơ điện tử (MEMS) đang được nghiên cứu, phát triển mạnh với nhiều sản phẩm đã và đang được ứng dụng trong thực tiễn như vi cảm biến (micro sensor), vi bơm (micro pump), vi động cơ (micro motor)... Trong đó, vi động cơ với kích thước cỡ vài milimet trở xuống được ứng dụng để dẫn động các khớp của vi robot, thiết bị chuyển mạch cáp quang, hệ thống vi vận chuyển, hệ thống phân tích tổng hợp...

Nhằm nghiên cứu, mô hình hóa và tối ưu kích thước các vi cấu trúc đàn hồi (lò xo, dầm, khớp mềm, đòn bẩy…) dùng trong các vi cơ cấu truyền động như cơ cấu cóc, bánh răng, cam, van, khuyếch đại chuyển vị trên cơ sở sử dụng lý thuyết toán học, vật lý và cơ học. Trên cơ sở tham khảo các mẫu vi cơ cấu đã được công bố của nhóm đề tài và các tác giả nước ngoài, đề xuất một vài mẫu vi cơ cấu mới với những ưu điểm như: cấu tạo đơn giản, tăng độ bền, tăng chuyển vị, giảm điện áp dẫn… và ứng dụng cho thiết kế một vài mẫu linh kiện MEMS cụ thể như vi mô tơ, vi vận chuyển hoặc vi bơm. Tiến hành chế tạo thử nghiệm và đo đạc các đặc tính của vi cơ cấu, linh kiện nhằm khẳng định các kết quả thiết kế và mô phỏng ở trên, nhóm thực hiện đề tài do PGS.TS. Phạm Hồng Phúc, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu các vi cơ cấu ứng dụng trong các linh kiện MEMS”.

Nhóm thực hiện đề tài áp dụng Phương pháp nghiên cứu chủ đạo là kết hợp lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm, cụ thể là:

- Dựa trên các lý thuyết vật lý cơ bản (tĩnh điện/áp điện/dãn nở nhiệt), cùng với các cơ sở lý thuyết về cơ học, toán học để tính toán, thiết kế và cải tiến cấu trúc cho các vi cơ cấu.

- Mô phỏng các cấu trúc vi cơ cấu nhằm xác định các kích thước và kết cấu tối ưu cho toàn hệ thống. Kết hợp cả mô phỏng từng phần và toàn bộ hệ thống.

- Về thực nghiệm, sau khi thiết kế chế tạo xong mặt nạ sẽ tiến hành chế tạo thử các chip linh kiện dựa trên sự hợp tác chặt chẽ với các phòng thí nghiệm chuyên ngành trong và ngoài nước. Tận dụng năng lực máy móc hiện đại của phòng thí nghiệm nước ngoài để nâng cao chất lượng chế tạo sản phẩm.

Sau một thời gian triển khai, đề tài thu được các kết quả nghiên cứu như sau:

 - Đã cải tiến cấu trúc, chế tạo và đánh giá hoạt động một số vi linh kiện (vi cam, vi vận chuyển) và thiết bị di chuyển kiểu dính trượt (stick-slip micro-drives) trên cơ sở tích hợp các vi cơ cấu. Các sản phẩm chế tạo khi đo đạc kiểm tra cho kết quả tốt.

- Thiết kế và xây dựng hệ thống điều khiển con trượt (slider) có phản hồi vị trí.

- Xác định được các tham số gia công vi cơ khối tối ưu nhằm giảm sai số kích thước cho các linh kiện MEMS, đặc biệt là các vi kích hoạt kiểu răng lược.

- Xây dựng và lắp ráp hệ thống đo đạc kiểm tra hoạt động của vi kích hoạt tại cơ quan chủ trì.

Các kết quả được công bố trên tạp chí Microsystem Technologies (SCI) (Springer), International Conference on Engineering Research and Applications, Tạp chí Khoa học và Công nghệ các trường Đại học, Tuyển tập hội nghị KHCN toàn quốc về Cơ khí - Động lực 2016.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 15730/2018) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.T.T (NASATI)