Krockkuddar och ballongsprängning av hjärtats kranskärl inifrån - kan de ha något gemensamt? Ja, båda bygger på mikromekaniska system med tryckkänsliga mikrosensorer. Mikromekaniken är användbar till mycket. Och mer kan det bli, om man får tro Peter Enoksson.
På Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm har han varit med om att utforska områdets möjligheter och även att ta fram flera spännande lösningar, ofta för medicinsk användning. Den närmaste tiden väntar en successiv övergång till Göteborg och Chalmers för att forma en ny grupp kring området mikromekaniska system.
- Här på Chalmers finns det fantastiska möjligheter att samarbeta på ett fruktbart sätt, med utmärkt kompetens inom till exempel diffraktiv optik, mikrovågssystem och höghastighetselektronik, säger han. Inte minst den rent fysiska närheten mellan olika grupper tycker jag är värdefull. Hittills har jag i stor utsträckning varit inriktad mot en viss slutprodukt, till exempel ett sensorchips. Nu är jag sugen på att utforska möjligheterna mer förutsättningslöst.
Att utveckla mikromekanik i symbios med andra är just det som kan få redan avancerade produkter att höja sig ytterligare en nivå, till en helt genomförd integrerad lösning av mötet mellan mekanik, elektronik och optik, berättar Peter Enoksson. Vinsten med detta ligger både i ekonomi och prestanda. I stället för att koppla ihop två enheter som bygger på olika tekniker, så kallade hybrider, vill man eftersträva att få dem att samverka, vilket bland annat möjliggör en ökad känslighet och bättre kalibrering av mätdata.
I den mikromekaniska världen utnyttjas de klassiska krafterna resonans, tryck och gravitation. Men man får se upp, för systemet uppför sig inte alltid helt enligt reglerna. Nya spännande effekter kan nämligen uppstå när dimensionerna minskar. Till exempel ökar förhållandet mellan area och volym, vilket kan utnyttjas för kemiska reaktioner. Den lilla skalan medför också att nya beräkningsmetoder kan krävas för att hantera dessa mikro- eller nanosystem rätt.
Peter Enokssson har förvisso en gedigen teoretisk grundutbildning. Ändå beskriver han sig som en praktiker som gärna själv står i labbet och bygger dessa mikrokonstruktioner. Han har bland annat arbetat mycket med att konstruera system för att mäta vätskors densitet med hjälp av resonans. Istället för att beräkna densiteten på traditionellt sätt med massa och volym så utgår man ifrån vätskans massa inuti ett smalt kiselrör, med dimensioner i storleksordningen 0,8 mm. Detta sätt kan vara användbart där det är viktigt med en mycket känslig och exakt mätbestämning, till exempel vid kemiska analyser, processkontroll eller medicinsk analys. Ytterligare en fördel med den lilla skalan är att det krävs ytterst små mängder av den vätska som ska testas.
En elektrod för främst EEG-mätningar, en av de medicinska tillämpningar som Peter Enoksson med kollegor tagit fram på avdelningen för Mikrosystem, KTH. Elektroden består av många små kiselnålar, endast 0,03 mm i diameter och med en längd av 0,15 mm belagda med silverklorid. Då nålarna endast penetrerar det yttersta hornlagret gör de inte ont men förbättrar kontakten och har en mycket snabb stabilisering jämfört med konventionella elektroder. Bilden är komponerad av Peter Enokssons medarbetare Patrick Griss.
Kisel, som används i de små rören, har mycket intressanta mekaniska egenskaper. Det är ett elastiskt och samtidigt starkt material med låg dämpning. Men när det gäller vissa tillämpningar där det krävs många enheter, blir kisel för dyrt. Framför allt plaster kan då vara ett nytt användbart material. Ett exempel är utjämning av flödesströmning i luft kring ett fordon.
- Strömning och turbulens kring flygplanskroppar och även andra fordon är faktiskt en mycket viktig faktor för att få ned bränsleförbrukningen. Tänk bara på segelflygplan, hur oerhört noga det är att få en jämn yta. Innan planen ska flyga står folk och polerar bort minsta fluga på de smala smäckra vingarna. Vid större flygplanskroppar måste man ha jämnare stabilitet och därför också klumpigare konstruktion på exempelvis vingar. Motståndet bildas i form av mängder med små turbulensvirvlar, på olika ställen beroende på konstruktionen. Man kunde tänka sig ett ytskikt med mängder av små mikromekaniska sensorer som känner av dessa turbulensvirvlar. Dels skulle detta kunna ge mycket bra mätvärden för att göra simuleringar och beräkningar, dels skulle de även kunna kombineras med aktdatorer som kan agera aktivt mekaniskt och kompensera turbulensen. På så sätt skapas en jämnare strömning, mindre friktion och därmed lägre bränsleförbrukning.
Morgondagens fordon kommer sannolikt att vara fyllda med ännu fler mikrosensorer av olika slag än idag. Där finns en stor utvecklingspotential, vilket kan ge en drivkraft för forskningen parallellt med den medicinska inriktningen. Idéerna kring vad som kan åstadkommas inom medicinen är minst sagt hisnande. Det talas om små minirobotar inne i kroppen som aktivt skulle kunna utföra olika saker, kanske laga kärl.
- Jag vill absolut inte släppa den biomedicinska biten. Även inom det området finns goda förutsättningar för ett bra samarbete här i Göteborg och jag kommer att arbeta för en ännu bredare tvärvetenskaplig bas än jag gjort tidigare i Stockholm.
Intervjun gjordes 2001 av Sofie Hebrand för skriften Ny kunskap.