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MAMINA : Matériaux et Acoustiques pour MIcro et NAno systèmes intégrés

Thématique : MEMS Bioinspirés

Projet OVMI

Le projet d'Objet Volant Mimant l'Insecte (OVMI) concerne la réalisation, à partir de technologies de la microélectronique et des microsystèmes, d’une structure de la taille d’un insecte volant et capable d’imiter son vol battu. Les avantages d’un tel vol et d’une telle dimension est la possibilité de disposer d’un système, disposant d’une grande agilité, d’être capable de faire du vol stationnaire, de disposer d’une discrétion visuelle et acoustique, de pouvoir se déplacer dans des espaces confinés, de fonctionner en essaim (support à des réseaux de capteurs communicants) pour recueillir des informations dispersées et de les centraliser rapidement, de transporter des micro-charges utiles comme une micro-caméra, un micro-capteur de température de pression, un micro-récepteur audio et cela à bas coût en raison d’une fabrication simple est collective. A ce jour, l’IEMN est le seul laboratoire à proposer au niveau international une technologie microsystème viable pour la réalisation d’un tel nano-drone.
http://ovmi.iemn.univ-lille1.fr

Résultats majeurs

FIGURES (a) et (b)

 

Le prototype actuel : envergure de 3,6 cm, masse ~ 40 mg) avec des ailes en SU-8 réalisées à l’identique de celles des moustiques (b) L'angle de battement pour une aile atteint une valeur élevée de 59 °, en raison d'une amélioration de la géométrie de la zone annulaire libre.

Travaux en cours - Prospectives

  • Définition de la structure idéale pour le thorax et les ailes (simulations et expérimentation).
  • Intégration de l’actionneur électromagnétique. Le coût énergétique de l’actionnement doit être évalué et optimisé à l’aide de simulations et de mesures expérimentales
  • Détermination des efforts aérodynamiques générés à bas Reynolds sur les ailes et une optimisation des performances en termes de portance.

Collaborations

  • ONERA, ENSAME, ENSIAME, Thurmelec, DGA

Projet muscle artificiel

A l’heure actuelle les actionneurs polymères recherchent leur voie !! Ils deviennent performants mais ne sont pas pour autant utilisés dans des dispositifs ou associés à des systèmes complets. L’Institut d'Electronique de Microelectronique et de Nanotechnologie (IEMN UMR-8520) tente de réaliser des démonstrateurs capables d’exploiter les spécificités de tels matériaux multiéchelles pour de futurs produits innovants. Le champ d’utilisation de ces matériaux multifonctionnels à une échelle micrométrique est vaste et laisse espérer des développements dans le monde industriel à court terme.
Les originalités du matériau électroactif que nous avons développé (réseaux interpénétrés de polymères - RIPs) sont multiples : la conception par interpénétration des chaînes macromoléculaires est innovante, des électrodes interpénétrées à la matrice de base empêchent toute délamination de ces dernières même sous très forte déformation ce qui en soit est une avancée énorme quand l’on sait les difficultés que rencontre les chercheurs à associer des électrodes à un polymère.

Résultats majeurs

Le micro-transducteur fonctionne sous air, sous vide mais aussi en milieu liquide, il est biocompatible, il fonctionne aussi à basse tension (2V), et enfin c’est un actionneur autosupporté et souple. De plus, dans sa catégorie il s’agit du micro-transducteur le plus rapide au monde fonctionnant à des fréquences supérieures à 500 Hz. Il est aussi considéré du fait de ces propriétés comme étant l’équivalent d’un muscle artificiel. Les capacités d’actionnement des RIPs sont validées. Cette étape démontrera l’aspect multifonctionnel de ce matériau. Par ailleurs ce micro-transducteur souple sera intégré de façon privilégiée dans des structures ou des microsystèmes souples.

Principe de fonctionnement des actionneurs tricouches utilisables à l’air libre en flexion : en jaune la matrice hôte réservoir de liquide ionique et en bleu les électrodes en PEDOT interpénétrées dans la matrice hôte

Collaborations

  • LPPI, LISV, DGA

Responsable : Eric CATTAN - eric.cattan [at] univ-valenciennes.fr