微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）是指一系列微型器械，主要用于制造生產(chǎn)電子芯片及其儀器。該項(xiàng)技術(shù)廣泛運(yùn)用于當(dāng)今的大眾電子市場(chǎng)，但是有一個(gè)問(wèn)題，那就是隨著使用時(shí)間的增加，它們的活動(dòng)部件由于長(zhǎng)時(shí)摩擦極易磨損。

來(lái)自麻省理工學(xué)院（MIT）研究人員對(duì)此給出了一個(gè)新的解決方案，他們制造的儀器活動(dòng)部件之間不再直接接觸，這樣便有效地防止了機(jī)器磨損與故障。

這項(xiàng)系統(tǒng)使用了一層液滴來(lái)支撐起一個(gè)可移動(dòng)的微型平臺(tái)。這些液滴可以是水，也可以是其他的液體。通過(guò)對(duì)液滴的尺寸形態(tài)的控制，可以精準(zhǔn)地控制與調(diào)動(dòng)微平臺(tái)的運(yùn)作。通過(guò)電力控制液滴就可以讓該平臺(tái)向上、向下或者傾斜移動(dòng)。

這項(xiàng)研究成果的相關(guān)論文發(fā)表在《應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)》（Applied Physics Letters），論文作者包括了MIT研究生丹尼爾·普里斯頓（DanielPreston）與機(jī)械工程學(xué)副教授艾弗林·王（Evelyn Wang），以及其他五位成員。

普里斯頓解釋說(shuō)這項(xiàng)新的系統(tǒng)可用于儀器制造的不同階段，例如顯微鏡的樣品臺(tái)。顯微鏡的對(duì)焦就可以通過(guò)調(diào)節(jié)液滴的形態(tài)來(lái)完成。

這項(xiàng)系統(tǒng)的運(yùn)作方法是基于更改液滴與平臺(tái)表層的接觸角度。液滴在親水的表面上會(huì)變扁，進(jìn)而形成一個(gè)極小的接觸角。反過(guò)來(lái)，如果材料是疏水的，那么液滴便會(huì)保持一個(gè)較完整的球體形狀，從而形成一個(gè)非常大的接觸角。而在某些絕緣體材料的表面，可以通過(guò)調(diào)節(jié)外加電壓的方法來(lái)控制液體的“親/疏水性”，以達(dá)到調(diào)節(jié)水珠形狀來(lái)的目的。

假如材料面是疏水的，液滴便會(huì)拱起，進(jìn)而將整個(gè)平臺(tái)都抬高。MIT的研究者們用一層薄銅片演示了這種情況?！耙簿褪钦f(shuō)，我們只是調(diào)整水珠的大小與形態(tài)便可以相應(yīng)的調(diào)節(jié)所需要的平臺(tái)角度。”普里斯頓說(shuō)道，“現(xiàn)在有很多實(shí)驗(yàn)都需要用到激光，因此我們的微動(dòng)裝置會(huì)給他們帶來(lái)很大的幫助。”

為了能夠讓液滴保持形態(tài)而不至于直接滑走，研究團(tuán)隊(duì)把可移動(dòng)微平臺(tái)的底面也徹底改造了一番。盡管接觸面的材料幾乎都是疏水的，但是因?yàn)樵谄渲兄踩肓撕芏辔⑿〉挠H水性性圓形材料，這么一來(lái)，水珠就可以安全的被“釘”在平臺(tái)的表面上了。

在最初的測(cè)試?yán)?，垂直方向的精度可以達(dá)到10微米，也就是百萬(wàn)分之一米，而最大的操控范圍則可以達(dá)到130微米。

普里斯頓介紹說(shuō)：“MEMS常常因?yàn)楣腆w表面間的接觸而磨損，甚至還有可能卡住。在這么微小的運(yùn)作層面上，東西非常容易壞。雖說(shuō)我們這項(xiàng)技術(shù)并非是什么新鮮事，但是還沒(méi)有用它來(lái)移動(dòng)過(guò)一個(gè)平臺(tái)。我們所做出的真正創(chuàng)新點(diǎn)則是在沒(méi)有固體材料的鏈接下，成功將一個(gè)平臺(tái)上下移動(dòng)，甚至還可以做到改變角度?！?/p>

從原理上來(lái)看，如果用上大型的電極陣列，除了可以讓平臺(tái)的上下移動(dòng)以外，還能實(shí)現(xiàn)一些更為精確的操作。比如說(shuō)，這個(gè)陣列可以應(yīng)用于在“芯片實(shí)驗(yàn)室”(Lab on a chip)，將生物樣品從一個(gè)測(cè)試芯片“搬運(yùn)”到下一站去。

普里斯頓還表示，這項(xiàng)系統(tǒng)能夠很快用于現(xiàn)實(shí)中的某些特定應(yīng)用上。他還補(bǔ)充道：“（到底會(huì)有多塊）要取決于人們對(duì)此的熱情，但是我個(gè)人看來(lái)這項(xiàng)研究的大面積使用是沒(méi)有什么問(wèn)題的，我想在一年之內(nèi)應(yīng)該就可以實(shí)現(xiàn)。”

加州大學(xué)的機(jī)械航空工程學(xué)教授Chang-Jin Kim雖然沒(méi)有參與這項(xiàng)研究，但是他也指出：“在微觀尺度下的操控是相當(dāng)困難的，因?yàn)槟切┏Ｓ玫陌l(fā)動(dòng)機(jī)或者變速裝置是沒(méi)有微版本的，再說(shuō)了，就算它們真的有，那也是相當(dāng)脆弱而且摩擦力較大的。所以在這種前提下，利用液滴來(lái)充當(dāng)一個(gè)機(jī)械元素也是情理之中。當(dāng)然，在這項(xiàng)研究成為實(shí)際以前，還有一系列的問(wèn)題亟需解決，但不得不說(shuō)這已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)具有說(shuō)服力的起點(diǎn)了?！?/p>

印度理工學(xué)院的納米科學(xué)與工程中心的教授普羅森系特·森（Prosenjit Sen）對(duì)此也做出評(píng)論：“這個(gè)解決方法更簡(jiǎn)單了，因此將其應(yīng)用于實(shí)際操作范疇下可以有效地節(jié)約成本。此外，液滴來(lái)支撐平臺(tái)還能起到一定的避震效果，這在以前的全固態(tài)平臺(tái)上時(shí)完全不可能的?！?/p>