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FP7

µSAM — Risultato in breve

Project ID: 287100
Finanziato nell'ambito di: FP7-JTI
Paese: Germania

Miniaturizzare i dispositivi a getto d'aria

Gli scienziati hanno sviluppato modelli che consentono di ridurre le dimensioni di un importante dispositivo di controllo di flusso, il getto sintetico, mediante la microtecnologia per aumentare la velocità di flusso riducendo al contempo il peso. La tecnologia trova applicazione nel settore aerospaziale, dei sensori e dell'elettronica.
Miniaturizzare i dispositivi a getto d'aria
Gli attuatori a getto sintetico (SLA, Synthetic Jet Actuator) sono dispositivi microfluidici che creano getti d'aria artificiali. Sono caratterizzati da un design semplice, costituito da una cavità con una membrana a un'estremità e un piccolo orifizio all'altra. La membrana viene fatta oscillare spingendo o estraendo il fluido attraverso l'orifizio e creando un vortice. Gli SJA sono stati ampiamente studiati per essere utilizzati come modulatori di flusso d'aria attivi negli aeromobili per migliorarne il sollevamento e ridurre la rumorosità.

Gli scienziati hanno introdotto il progetto MSAM ("Micro synthetic jet actuator manufacturing"), finanziato dall'UE, per trasformare il concetto SJA in un micro-SJA basato sulla tecnologia dei wafer di silicio (Si). Questo consentirà di aumentare la velocità di uscita riducendo al contempo il peso complessivo.

I ricercatori hanno ottimizzato i due sottosistemi, il sistema piezoelettrico trasduttore-microelettromeccanico (MEMS) per generare il flusso, la geometria complessiva della cavità e l'ugello di uscita per aumentare la velocità con modellazione e simulazione basata sul metodo dei parametri concentrati (LEM, Lumped Element Method). La cavità e il diaframma sono stati micro-lavorati e incollati ai wafer per formare l'attuatore. L'elemento in ceramica piezoelettrica è stato poi integrato nella sottile membrana di silicone micro-lavorata con un nuovo processo di assemblaggio per consentire la propagazione della deflessione con una perdita minima. La caratterizzazione ha dimostrato la capacità dei dispositivi micro-SJA di generare maggiori velocità di uscita rafforzandone l'uso nel controllo del flusso attivo.

Gli scienziati MSAM hanno progettato, realizzato e testato con risultati positivi i micro-SJA utilizzando substrati in silicone e ceramica piezoelettrica. I risultati dei test di velocità confermano il principio di progettazione dei SJA sfruttando la microtecnologia e il processo di fabbricazione per i wafer in Si e l'efficace assemblaggio dei componenti di sistema.

Il progetto ha inoltre contribuito con preziosi strumenti di modellazione micro-SJA precedentemente mancanti. Nel complesso, la tecnologia e gli strumenti del progetto sono destinati ad aprire la strada a numerose nuove applicazioni per la ceramica piezoelettrica e la tecnologia MEMS in campi come i microsistemi acustici e ottici e i sensori di movimento.

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