Последние достижения в механической сверхпрецизионной обработке для производства нано- и микрос устройств

Производство многих компонентов, используемых в устройствах на основе микроэлектромеханических систем (MEMS) или наноэлектромеханических систем (NEMS), особенно компонентов сложной формы, требует применения механической обработки как оптимального метода среди различных производственных технологий. Сверхпрецизионная обработка обычно используется для получения требуемой формы, обеспечения точности размеров или улучшения качества поверхности большинства таких устройств и изделий в других областях применения. По сравнению с традиционной механической обработкой сверхпрецизионная обработка включает сложные физические процессы, требующие всестороннего изучения для лучшего понимания механизма удаления материала. Часто применяются такие материалы, как полупроводники, композиты, стали, керамика и полимеры, особенно в устройствах, предназначенных для эксплуатации в жёстких условиях или в областях, где использование легированных металлов может быть неприемлемым. Однако, в отличие от легированных металлов, такие материалы, как полупроводники (например, кремний), керамика (например, карбид кремния) и полимеры, которые обычно являются хрупкими и/или твёрдыми, создают значительные трудности. К ним относятся достижение требуемого состояния поверхности без последующей обработки, управление переходом от вязкого к хрупкому разрушению и низкая скорость удаления материала, среди прочего. В данном обзорном исследовании рассматриваются современные тенденции в области механической сверхпрецизионной обработки и экологически устойчивой сверхпрецизионной обработки, а также применение моделирования методом молекулярной динамики на микро- и наномасштабах. Обсуждаются выявленные проблемы и предлагаются возможные решения для их устранения.