Инженеры представили MEMS-сенсоры потока на бистабильных микробалках для дронов и авиации

4 декабря 2025 года в Инженерном колледже имени Грейнджера Университета Иллинойса состоялся научный семинар, на котором профессор Александр Либерзон из Тель-Авивского университета представил разработку принципиально новых MEMS-сенсоров для измерения воздушных и жидкостных потоков. В основе технологии лежат бистабильные, изначально изогнутые микробалки из монокристаллического кремния .

В отличие от традиционных датчиков, новые сенсоры используют нелинейную механику: микробалка может находиться в двух устойчивых состояниях равновесия. Чувствительность к потоку возникает из-за изменения критического напряжения «прощелкивания» — момента, когда балка перескакивает из одного положения в другое. Эта величина крайне чувствительна к конвективному охлаждению и механической нагрузке, создаваемой потоком воздуха.

«Мы предлагаем не просто улучшенный датчик, а новый принцип детектирования, — пояснил профессор Либерзон. — Вблизи точки бифуркации система становится гиперчувствительной к внешним воздействиям. Это позволяет создавать сенсоры, которые по чувствительности превосходят существующие аналоги, потребляя при этом минимум энергии».

Помимо статического метода измерения («прощелкивания»), команда разработала частотный метод, при котором отслеживается резонансная частота той же микробалки. Оба подхода были протестированы в лабораторных условиях и успешно интегрированы в беспилотные летательные аппараты. Для авиационного применения сенсоры монтируются заподлицо с поверхностью крыла, не нарушая аэродинамику.

Новые MEMS-датчики открывают широкие перспективы для метеорологии (погодные дроны смогут точнее измерять скорость ветра), для систем автопилотирования (обратная связь по обтеканию крыла) и для парусных дронов, где важно понимать микропотоки воздуха у поверхности паруса. В данный момент ведутся переговоры с производителями дронов о серийном выпуске компактных сенсорных модулей.