اثر تنش‌هاي سطحي بر روي تحليل ارتعاشات آزاد ميكروتيرهاي سيليكوني و آلومينيومي

The effect of surface stress on the free vibration analysis of micro-beams,silicon and aluminum

در اين مقاله، يك مدل نظري بر اساس معادلات تير اويلر-برنولي براي پيش‌بيني تغيير فركانس تشديد به دليل جذب سطحي ذرات بسيار كوچك بر روي ميكرو تيرهاي يك سر گيردار ارائه مي‌گردد. در بيشتر تحقيق‌هاي انجام شده، از اثرات سطحي چشم‌پوشي شده است در حالي كه اين اثرات مي‌تواند در مقياس‌هاي كوچك، نقش زيادي در تغيير فركانس تشديد و دقت حسگرهاي شيميايي و مكانيكي داشته باشد. اين پژوهش به بررسي اين موضوع در ابعاد بسيار كوچك و بر روي يك ميكروتير يك‌سر گيردار با در نظر گرفتن اثرات سطحي و براي جنس‌هاي مختلفي همچون سيليكون و آلومينيوم مي‌پردازد. نتايج به دست آمده مي‌تواند در طراحي و تحليل ميكرو حسگرهاي شيميايي و مكانيكي بسيار مفيد باشد.

In this paper, a theoretical model based on Euler-Bernoulli beam theory is presented for investigating the shift of resonant frequency due to the adsorption of small particles on a cantilever micro-beam. In the recent studies, mostly the surface effect is ignored while this effect in small scales may have an important role in changing the resonant frequency and accuracy of chemical and mechanical sensors. This study examines this issue in very small scales for a micro-cantilever beam with different materials such as silicon and aluminum. The presented results may be very useful in analysis and design of chemical and mechanical micro-sensors.