Antoine Legrain, dottorando presso l'Università di Twente, ha sviluppato un metodo per progettare la microtecnologia in tre dimensioni. La minielettronica esistente nei computer e negli smartphone, Per esempio, è fortemente bidimensionale ed è costruito su uno strato molto sottile. In un micro mondo in 3D, più transistor possono essere inseriti in un contenitore, quindi otteniamo più memoria o processori più veloci. Legrain è stato ispirato nel suo lavoro da Origami, l'arte giapponese di piegare, che applica a livello micro. In questo caso, lavora con strutture che hanno il diametro di un granello di sale.
La microtecnologia ha cambiato radicalmente le nostre vite, sia in elettronica che in meccanica. Tutti lo incontrano ogni giorno e usano esempi di successo, come l'accelerometro negli smartphone o il sensore negli airbag delle auto. Però, enormi progressi possono ancora essere fatti nella microtecnologia. Le applicazioni attuali sono bidimensionali. Tutto è posto su un sottile strato di vetro o silicone, che viene utilizzato in forma pura per la produzione di chip semiconduttori, Per esempio, negli smartphone.
"Un micromondo tridimensionale offre enormi vantaggi", dice Legrain. "Oltre all'elettronica, possiamo anche miniaturizzare oggetti meccanici tridimensionali dal macromondo."
Origami a livello minuscolo
La tecnica che Legrain descrive nella sua tesi di dottorato può costituire la base per una nuova tecnica di produzione tridimensionale che eviti i limiti dell'attuale microtecnologia bidimensionale. Uno dei modi più eleganti per creare strutture tridimensionali, avviene mediante piegatura. L'epitome di questa tecnica è Origami, l'arte giapponese di piegare, che ha esaminato in dettaglio. Nella sua tesi di dottorato mostra che Origami può essere applicato a tutti i tipi di livelli (vedi figura):dai pannelli solari e robot ad oggi, perciò, la speciale applicazione di Origami con un diametro di 200 micron (0,2 millimetri), le dimensioni di un granello di sale.
"Certo, non possiamo piegare alla microscala con le dita, e servono trucchi, " dice Legrain. "Uso la tensione superficiale dei liquidi per piegare le microstrutture. Lo facciamo evaporando piccole gocce d'acqua. Le goccioline vengono applicate a strutture flessibili, che di conseguenza si ripiegano. Se lo progettiamo correttamente, la struttura rimane piegata dopo l'evaporazione perché le parti rimangono incollate tra loro. E poi hai creato una struttura 3D."
Prossimo passo:la produzione di massa
Legrain descrive nella sua tesi di dottorato che il metodo più semplice per applicare piccole goccioline è con una siringa. "Questo metodo è meno adatto alla produzione di massa, però. Perciò, abbiamo esaminato se è possibile forzare la goccia attraverso un piccolo canale sul retro della struttura da piegare. Questo ha avuto successo, anche se il ripiegamento simultaneo su larga scala di migliaia di strutture è ancora molto lontano. Quando si piegano strutture tridimensionali bisogna evitare di piegarle totalmente piatte. Questo può essere facilmente ottenuto scegliendo con attenzione l'ordine di piegatura, o usando tocchi speciali."
Connessione elettrica
Nella sua tesi di dottorato, Legrain mostra vari esempi di quest'ultima tecnica. "Le strutture meccaniche piegate sono interessanti, ma hanno un'applicazione limitata. Abbiamo quindi esaminato se è possibile effettuare collegamenti elettrici alle parti mobili. Ciò è possibile se le connessioni sono ben progettate. Per la produzione di massa, è essenziale che migliaia di strutture possano essere piegate contemporaneamente. Immergendo un contenitore con migliaia di nastri in acqua e poi lasciandolo asciugare, era possibile piegarli in una volta sola. Riteniamo che sia possibile piegare allo stesso modo strutture più complesse, ma questo richiede ancora una ricerca dettagliata di follow-up. Le prospettive sono promettenti, però."
