Départements de recherche

MEMS


MEMS, Acoustique et Energie (MEMS)

Responsable

Joseph LARDIES

Contexte

L’un des aspects de la thématique « MEMS Acoustique et Énergie » consiste à développer la modélisation et l’optimisation des mécanismes de conversion d’énergie aux interfaces MEMS, en tenant compte des différents couplages multiphysiques et des non-linéarités. L’analyse de réseaux périodiques MEMS exhibant des non-linéarités notamment de type électrique et mécanique, ainsi que l’identification de ces non linéarités, constituent également un challenge du thème.

Un autre aspect du thème vise le développement, la mise en œuvre, et la fiabilisation de procédés de microfabrication pour la réalisation de prototypes (maquettes de validation de modèles et/ou démonstrateurs de faisabilité).

Enfin, le dernier aspect consiste en la caractérisation électromécanique des MEMS fabriqués en interne via la plateforme expérimentale spécifique développée par le thème (commande des MEMS, moyens de visualisation des déplacements hors-plan et dans le plan, caractérisation électrique).

Objectifs et Thématiques scientifiques

Ces aspects théoriques et expérimentaux s’appuient principalement sur deux vecteurs de recherche dont le point commun est l’actuation électrostatique : les membranes vibrantes de type CMUTs et les actionneurs à forte densité de puissance.

Les principaux verrous identifiés sont relatifs à :

› La modélisation des non linéarités géométriques provenant notamment des grands déplacements de membranes CMUTs élémentaires et des non linéarités électromécaniques issues des forces électrostatiques mises en jeu (non linéarités exacerbées dans des applications nécessitant un haut niveau de sollicitation dynamique).

› La modélisation des couplages électrique/mécanique/acoustique d’un réseau MEMS en intégrant les non linéarités (opportunité relativement à l’aspect linéaire d’accroître les performances ou de créer de nouvelles fonctionnalités).

› La maîtrise des contraintes résiduelles issues des procédés de microfabrication de membranes CMUTs (obtention de membranes conformes au dimensionnement issu des modèles de comportement).

› L’étude et l’optimisation du rendement électromécanique des actionneurs à forte densité de puissance (identification des architectures mécaniques et des stratégies d’alimentation visant à optimiser, d’une part, les performances mécaniques et, d’autre part, la consommation électrique de ces actionneurs).


Savoir-faire

L’aspect modélisation mécanique, conception et fabrication de CMUTs est un des points forts du thème.
La fabrication d’actionneurs à forte densité de puissance est aussi une des particularités du thème.


Mise en œuvre

Des collaborations sont envisagées avec le département MN2S sur l’utilisation de CMUTs afin de déterminer la masse de nanoparticules. Du point de vue national un lien est en train de se créer avec le laboratoire de recherche GREMAN (Groupe de Recherche en Matériaux, Microélectronique, Acoustique et Nanotechnologies de l’université de Tours) à travers l’organisation de congrès sur les CMUTs, des participations à des jurys de thèses et des invitations aux laboratoires (professeur invité).

Un lien est établi avec l’industrie à travers un projet RAPID avec la société AER du groupe ALCEN sur la détermination de la vitesse d’un aéronef par l’intermédiaire de CMUTs émetteurs et récepteurs.