مدل‌سازی دینامیکی منیپولیشن جهت ساخت تجهیزات میکرو/نانو با استفاده از مدل اصطکاکی لاگره

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

فرایند نانومنیپولیشن با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی، از روش‌هایی جدید در ساخت و تولید تجهیزات مختلف در مقیاس میکرو/نانو می‌باشد. این فرایند امروزه به‌شدت مورد توجه محققان قرار گرفته است. به‌دلیل دقت بسیار بالایی که در ساخت تجهیزات مقیاس میکرو/نانو وجود دارد، مدل‌سازی دقیق این فرایند تأثیر مهمی بر ساخت این تجهیزات خواهد داشت. همچنین به‌دلیل هزینه‌های بالای استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی در ساخت تجهیزات میکرو/نانو، ضروری است که ابتدا مدل‌سازی این فرایند به‌دقت انجام شده و سپس وارد حوزه‌های ساخت شد. تاکنون محققین بسیاری به مدل‌سازی فرایند منیپولیشن پرداخته‌اند که بیشتر تحقیقات آن‌ها در رابطه با منیپولیشن دوبعدی و استفاده از مدل‌های ساده‌ی اصطکاکی صورت گرفته ‌است. ازآنجاکه منیپولیشن واقعی در ساخت تجهیزات میکرو/نانو در محیط سه‌بعدی صورت می‌پذیرد و همچنین باتوجه به این‌که با گذر از دنیای ماکرو به محیط میکرو/نانو نیروهای سطحی از جمله اصطکاک نقش مهمی دارند، لذا در این مقاله برای اولین بار از مدل اصطکاکی دقیق لاگره در مدل‌سازی منیپولیشن سه‌بعدی استفاده شده است. نتایج به دست آمده حکایت از کاهش نیرو و زمان بحرانی منیپولیشن با استفاده از مدل اصطکاکی لاگره نسبت به مدل‌های ساده‌ی اصطکاکی دارند، که این امر باتوجه به این‌که مدل لاگره به سطح واقعی تماس پرداخته، درحالی‌که سایر مدل‌ها سطح ظاهری تماس را دربر می‌گیرند، قابل توجیه است. همچنین مقایسه‌ نتایج سه‌بعدی به دست آمده با نتایج دوبعدی موجود نشان از افزایش نیرو و زمان بحرانی سه‌بعدی داشته که باتوجه به افزایش سطح تماس دلیلی بر صحت مدل‌سازی انجام شده می‌باشد.  

عنوان مقاله [English]

Manipulation dynamic modeling for micro/nano-devices manufacturing using the LuGre friction model

چکیده [English]

Nanomanipulation process using atomic force microscopy is one of the new methods in manufacturing. This process has been seriously considered by researchers. Due to very high precision in the manufacture of devices for micro/nano-exist, accurate modeling process will have a significant impact on the construction of the devices. Also, due to the high cost of using atomic force microscopy manufacturing micro/nano-devices, it is necessary to first model this process was carefully done and then enters the construction areas. So far, many researchers have focused on modeling manipulation, most of their research, in conjunction with the 2D manipulation and been made using simple models of friction. Since the real manipulation in micro/nano-devices manufacturing is done in 3D environment and also given that the transition from the macro to the micro/nano, surface forces such as friction are important, therefore, in this paper, for the first time, LuGre friction model, in 3D manipulation modeling has been used. The results, indicating a decrease critical force and time manipulation using LuGre friction model versus the simple models, this is due to the fact that the LuGre friction model contained actual contact area, while other models involve nominal contact surface. Also, compare the 3D results obtained by 2D results show an increase in critical force and time that was due to the increase in surface area is proof of the accuracy of modeling.