Séance de cours

Modélisation par éléments finis : introduction aux lois évolutives

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Dans cours

MICRO-470: Scaling laws in micro & nanosystems

This class adresses scaling laws in MEMS/NEMS. The dominant physical effects and scaling effects when downsizing sensors and actuators in microsystems are discussed, across a broad range of actuation principles. ...

Description

Cette séance de cours présente les bases de la modélisation par éléments finis (FEM) pour les microsystèmes, en se concentrant sur les lois d'échelle et les simulations. Le cours couvre des exercices pratiques utilisant COMSOL, sans prérequis. L'instructeur met l'accent sur la présence hybride présentiel / à distance et encourage les commentaires. Les sujets abordés incluent les MEMS photoniques, les MOEMS, l'intégration de systèmes et les matériaux haute performance.

Enseignant·e·s (3)

Philippe Renaud

Philippe Renaud is Professor at the Microsystem Laboratory (LMIS4) at EPFL. He is also the scientific director of the EPFL Center of MicroNanoTechnology (CMI). His main research area is related to micronano technologies in biomedical applications (BioMEMS) with emphasis on cell-chips, nanofluidics and bioelectronics. Ph. Renaud is invloved in many scientifics papers in his research area. He received his diploma in physics from the University of Neuchâtel (1983) and his Ph.D. degree from the University of Lausanne (1988). He was postdoctoral fellow at University of California, Berkeley (1988-89) and then at the IBM Zürich Research Laboratory in Switzerland (1990-91). In 1992, he joined the Sensors and Actuators group of the Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM) at Neuchâtel, Switzerland. He was appointed assistant professor at EPFL in 1994 and full professor in 1997. In summer 1996, he was visiting professor at the Tohoku University, Japan. Ph. Renaud is active in several scientific committee (scientific journals, international conferences, scientific advisory boards of companies, PhD thesis committee). He is also co-founder of the Nanotech-Montreux conference. Ph. Renaud is committed to valorization of basic research through his involvement in several high-tech start-up companies.

Niels Quack

Prof. Dr. Niels Quack received the M.Sc. degree from Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland, in 2005, and the Dr.Sc. degree from Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH), Zürich, Switzerland, in 2010. From 2011 to 2015, he was Postdoctoral Researcher and Visiting Scholar with the Integrated Photonics Laboratory, Berkeley Sensor and Actuator Center, University of California, Berkeley, CA, USA. From 2014 to 2015, he was Senior MEMS Engineer with Sercalo Microtechnology, Neuchâtel, Switzerland. He is currently an SNSF Assistant Professor with Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland. He has authored and co-authored more than 50 papers in leading technical journals and conferences. His research interests include photonic micro and nanosystems, with an emphasis on diamond photonics and silicon photonic MEMS. He is Steering Committee Member of the IEEE International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics (OMN) and served as General Chair of the IEEE OMN 2018 and the Latsis Symposium 2019 on Diamond Photonics. He is a Senior Member of IEEE, Member of The Optical Society (OSA) and life member of SPIE.

Source officielle

Concepts associés (9)

Microsystème électromécanique

vignette|Un accéléromètre MEMS. vignette|Un capteur de pression MEMS (sur une pièce qui donne l'échelle). Un microsystème électromécanique est un microsystème fabriqué à partir de matériaux semi-conducteurs. Il comprend un ou plusieurs éléments mécaniques et utilise l’électricité comme source d’énergie, en vue de réaliser une fonction de capteur ou d’actionneur, avec au moins une structure présentant des dimensions micrométriques ; la fonction du système étant en partie assurée par la forme de cette structure.

Science des matériaux

La science des matériaux repose sur la relation entre les propriétés, la morphologie structurale et la mise en œuvre des matériaux qui constituent les objets qui nous entourent (métaux, polymères, semi-conducteurs, céramiques, composites, etc.). Elle se focalise sur l'étude des principales caractéristiques des matériaux, ainsi que leurs propriétés mécaniques, chimiques, électriques, thermiques, optiques et magnétiques. La science des matériaux est au cœur de beaucoup des grandes révolutions techniques.

Microfabrication

alt=Micro-sculpture - Microlight3D|vignette|La « plus petite sculpture du monde », micro-autoportrait de l'artiste plasticien Michel Paysant imprimé en 3D avec une machine utilisant la technique de polymérisation à deux photons. La microfabrication est l'ensemble des techniques de fabrication permettant de produire des dispositifs avec des structures de l'ordre du micromètre et en dessous.

Loi de Kleiber

vignette|400px|Figure 1. Taille en fonction du métabolisme pour différentes especes. Graphique original de Kleiber (1947). La loi de Kleiber, formulée par le biologiste au début des années 1930, énonce que pour la majorité des vertébrés supérieurs, le métabolisme est proportionnel à la masse corporelle élevée à la puissance 3⁄4. Algébriquement, si l'on convient de noter q0 le métabolisme et M la masse corporelle de l'animal, q04 ~ M3. Ainsi, puisqu'un chat est 100 fois plus lourd qu'une souris, son métabolisme est environ 32 fois plus consommateur d'énergie.

Allométrie

En biologie du développement des organismes, l’allométrie est le fait que des organes, tissus ou processus croissent à des vitesses différentes. On présuppose que ces phénomènes de croissance sont régis par des lois mathématiques que l'on peut découvrir. Le terme allométrie (« allo » vient du grec allos = « autres », donc dans ce cas « autre que métrique », c’est-à-dire non linéaire) a été repris en 1936 par Julian Huxley et Georges Teissier en tant que désignation conventionnelle, en biologie, des phénomènes de croissance différentielle d'organes, dans la mesure où ils tombent sous une loi de forme mathématique spécifiée.

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