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FP7

µSAM — Résultat en bref

Project ID: 287100
Financé au titre de: FP7-JTI
Pays: Allemagne

Miniaturisation des appareils à jet d'air

Des scientifiques ont élaboré des modèles qui leur permettent de réduire l'échelle d'un important dispositif de contrôle de flux, le jet synthétique, en utilisant des microtechnologies afin d'augmenter la vitesse d'écoulement, tout en diminuant le poids. La technologie a des applications dans les domaines de l'aérospatiale, des capteurs et de l'électronique.
Miniaturisation des appareils à jet d'air
Les actionneurs de jet synthétique (AJS) sont des dispositifs microfluidiques qui créent des jets d'air artificiels. De conception simple, ils sont constitués d'une cavité dotée d'une membrane à l'une des extrémités et d'un petit orifice à l'autre extrémité. La membrane est contrainte d'osciller et par conséquent elle pousse ou aspire le fluide à travers l'orifice, créant ainsi un vortex. Les AJS ont été largement étudiés dans le cadre de leur utilisation en tant que modulateurs de débit d'air actifs dans les avions afin d'améliorer la portance et de réduire le bruit.

Les scientifiques ont lancé le projet MSAM («Micro synthetic jet actuator manufacturing»), financé par l'UE, pour transformer le concept d'AJS en un micro-AJS basé sur la technologie des plaquettes de silicium (Si). Cela permettra d'accroître la vitesse de sortie tout en diminuant le poids total.

Les chercheurs ont optimisé les deux sous-systèmes, le système transducteur piézoélectrique-système microélectromécanique, pour générer l'écoulement et la géométrie globale de la cavité et la buse de sortie pour augmenter la vitesse, la modélisation et la simulation reposant sur la méthode des éléments localisés. La cavité et le diaphragme ont été micro-usinés et solidarisés en plaquettes pour former l'actionneur. L'élément en céramique piézoélectrique a ensuite été intégré dans la fine membrane de silicium micro-usinée au moyen d'un nouveau procédé de liaison afin de permettre la propagation de la déformation avec une perte minimale. La caractérisation a permis de démontrer la capacité des dispositifs micro-AJS à générer une augmentation des vitesses de sortie, soutenant ainsi leur utilisation dans le contrôle actif des écoulements.

Les scientifiques du projet MSAM sont parvenus à concevoir, fabriquer et tester les micro-AJS à l'aide de céramiques piézoélectriques et de substrats de silicium. Les résultats des tests de vitesse permettent de valider le concept des AJS utilisant des microtechnologies, le procédé de fabrication des plaquettes de silicium et la liaison efficace des composants du système.

Le projet a également contribué à la création d'outils de modélisation précieux des micro-AJS qui faisaient défaut auparavant. Globalement, la technologie et les outils du projet devraient ouvrir la voie à diverses applications nouvelles pour les céramiques piézoélectriques et la technologie des systèmes microélectromécaniques, dans des domaines tels que les microsystèmes acoustiques et optiques et les capteurs de mouvement.

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