Ricercatori della Binghamton University, La State University di New York ha sviluppato un modo per rendere i telefoni cellulari e le linee elettriche più durevoli.

Sherry Towfighian, assistente professore di ingegneria meccanica della Binghamton University, e lo studente laureato Mark Pallay hanno creato un nuovo tipo di sistema microelettromeccanico, più comunemente noto come interruttore MEMS, che utilizza la levitazione elettrostatica per fornire un sistema più robusto.

"Tutti i telefoni cellulari utilizzano switch MEMS per la comunicazione wireless, ma tradizionalmente ci sono solo due elettrodi, " disse Towfighian. "Questi interruttori si aprono e si chiudono numerose volte in una sola ora, ma la loro attuale durata è limitata dal sistema a due elettrodi."

Quando i due elettrodi entrano in contatto, dopo diverse ripetizioni, la superficie dell'elettrodo inferiore si danneggia, portando a uno switch MEMS che deve essere scartato e sostituito. Alcuni ricercatori hanno cercato di evitare il danno aggiungendo fossette o piazzole di atterraggio agli elettrodi per ridurre l'area di contatto quando gli elettrodi si scontrano, ma Towfighian ha spiegato che ciò ritarda solo l'eventuale rottura del materiale.

Voleva creare un sistema che evitasse del tutto il danno. Invece di seguire il modello a due elettrodi, ha progettato un interruttore MEMS con tre elettrodi sul fondo e un elettrodo parallelo agli altri. I due elettrodi inferiori sul lato destro e sinistro sono caricati mentre gli elettrodi centrale e superiore sono collegati a terra.

"Questo tipo di interruttore MEMS è normalmente chiuso, ma gli elettrodi laterali forniscono una forte forza verso l'alto che può superare le forze tra i due elettrodi centrali e aprire l'interruttore, " spiegò Towfighian. Questa forza, chiamata levitazione elettrostatica, non è attualmente disponibile con il sistema a due elettrodi. La capacità di generare questa forza previene danni permanenti al dispositivo dopo un uso continuo e consente un interruttore bidirezionale affidabile.

"Per i cellulari, questo design significa una maggiore durata e un minor numero di sostituzioni di componenti, " disse Towfighian. "Per le linee elettriche, questo tipo di interruttore MEMS sarebbe utile quando la tensione supera un limite e si desidera aprire l'interruttore. Il design ci consente di avere interruttori più affidabili per monitorare picchi insoliti di tensione, come quelli causati da un terremoto, che possono causare pericolo per la sicurezza pubblica".

Lo studio, intitolato "Un affidabile interruttore MEMS che utilizza la levitazione elettrostatica, " è stato pubblicato in Lettere di fisica applicata .