Mikromechanik, auch als MicroElectricalMechanical Systems (MEMS) bezeichnet, ist die Untersuchung von technischen Strukturen und Systemen auf einer kleineren Ebene, die normalerweise in Millimetern bis Mikrometern gemessen wird, einer Einheit von 1 1 Millionstel Meter. Mit kleiner werdenden Objekten ändern sich die Prinzipien der Mechanik und des Ingenieurwesens, sodass der Maßstab bei der Analyse und Entwicklung von Mikrogeräten berücksichtigt werden muss. Mikromechanik von Materialien ist die Analyse von Verbundmaterialien auf der Ebene ihrer einzelnen Bestandteile, um vorherzusagen, wie diese Materialien unter verschiedenen Bedingungen reagieren.
Der medizinische Bereich, die Uhrenindustrie und die Automobilindustrie verwenden häufig Anwendungen der Mikromechanik. Nahezu alle Bereiche, in denen technische Produkte und Systeme zum Einsatz kommen, profitieren von der Mikromechanik. Das Studium der Mikromechanik kann Ingenieuren beispielsweise dabei helfen, herauszufinden, welche Materialien für den Einsatz in Automobilen am sichersten sind und am widerstandsfähigsten gegen Beschädigungen durch Kräfte bei einem Crash sind.
Die Grundlage der Mikromechanik besteht darin, dass mit kleiner werdenden Objekten die auf das Volumen bezogenen Kräfte an Bedeutung verlieren. Gewicht und Trägheit werden in der mikroskopischen Welt weniger wichtig und eröffnen neue technische Möglichkeiten für kleine Objekte und Systeme, die in der makroskopischen Welt schwierig oder nicht möglich sind. Auf die gleiche Weise werden oberflächenbezogene Kräfte, wie Reibung und Oberflächenspannung, von großer Bedeutung, wenn die Objekte kleiner werden.
Mikromechanische Teile verbrauchen weniger Strom, sind in der Regel kostengünstiger und wiegen weniger als ihre Pendants in normaler Größe. Derartige Maschinen können durch spezielle Techniken mit hoher Präzision hergestellt werden. Ingenieure können beispielsweise Elektroerosion (EDM) verwenden, um Teile wie Turbinen aus elektrisch leitfähigen Materialien herzustellen.
Ein weiteres wachsendes Interesse in der Mikromechanik ist die Verwendung von Silizium zur Herstellung extrem kleiner Maschinen mit einem fotografischen Verfahren. Diese Maschinen werden bereits montiert und voll funktionsfähig erstellt. Bei der Mikrobearbeitung von Siliziumoberflächen wird ein Siliziumwafer als Musteroberfläche verwendet. Sobald das Muster Schicht für Schicht auf den Wafer geätzt ist, wird das überschüssige Silizium entfernt, wodurch ein funktionsfähiges Mikrobauteil zurückbleibt. Eine ähnliche Aufgabe erfüllt die Bulk-Mikrobearbeitung, indem Teile des Siliziumwafers entfernt werden und eine funktionierende Mikromaschine zurückbleibt, die bereits montiert ist.
LIGA ist ein Akronym aus dem deutschen Wort für Lithographie. Die LIGA-Technik verwendet Röntgenlithographie, um ein Bild auf Polymethylmethacrylat (PMMA) aufzubringen. Das PMMA wird dann in ein Ätzmedium getaucht, um unerwünschtes Material zu entfernen, wodurch eine Mikromaschine zurückbleibt.
Die Mikromechanik inhomogener Werkstoffe besagt, dass Verbundwerkstoffe oder Werkstoffe aus zwei oder mehr differenzierten Werkstoffen anders behandelt werden müssen als homogene Werkstoffe. Die Homogenisierung wird verwendet, um Vorhersagen darüber zu treffen, wie zwei Materialien aufgrund ihrer individuellen Eigenschaften auf verschiedene Bedingungen in Verbundform reagieren werden. Dies hilft Mikroingenieuren, vorherzusagen, wie kleine Änderungen in Verbundmaterialien die Haltbarkeit und andere Eigenschaften von Materialien verändern können.