Publication

Paraffin-PDMS composite thermo microactuator with large vertical displacement capability

Nico de Rooij
2006
Conference Papers

Résumé

We have micromachined and tested the first paraffin PDMS composite thermal microactuator having multi shot large vertical displacement capabilities ( 160 um for 1 mm diameter device). A solid to liquid phase change of trapped paraffin into the PDMS is used to create a large volume dilatation of the composite (18%, for a temperature varied from 20 to 80 °C). The elasticity of the PDMS ensures the reversibility of the actuation. The paraffin-PDMS composite also facilitates fabrication and confines the melted paraffin when the device is actuated. This actuator has large force capabilities illustrated in our demonstrator by lifting a heavy mass for microsystems (60 mg). The actuator consists of a glass cavity filled with a paraffin-PDMS composite, a micro hotplate at the bottom of the cavity, and a nozzle-like silicon structure sealing the top of the cavity. The polyimide-aluminium micro-hotplate bonded to the bottom of the cavity heats (160 mW @ 2 V) the composite to obtain up to 160 um out of plane vertical displacement. Keywords: thermal actuator, paraffin, PDMS, composite, micro-hotplate, reversible, phase change

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/86fe64b9-02a5-4ad8-9bce-c34a05689b97

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Concepts associés (32)

Transition de phase

vignette|droite|Noms exclusifs des transitions de phase en thermodynamique. En physique, une transition de phase est la transformation physique d'un système d'une phase vers une autre, induite par la variation d'un paramètre de contrôle externe (température, champ magnétique...). Une telle transition se produit lorsque ce paramètre externe atteint une valeur seuil (ou valeur « critique »). La transformation traduit généralement un changement des propriétés de symétrie du système.

Phase (thermodynamique)

thumb|right|Un système composé d'eau et d'huile, à l'équilibre, est composé de deux phases distinctes (biphasique). En thermodynamique, on utilise la notion de phase pour distinguer les différents états possibles d'un système. Selon le contexte et les auteurs, le mot est utilisé pour désigner plusieurs choses, parfois de natures différentes, mais étroitement liées. Si un système thermodynamique est entièrement homogène, physiquement et chimiquement, on dit qu'il constitue une seule phase.

Diagramme de phase

Un diagramme de phase, ou diagramme de phases, est une représentation graphique utilisée en thermodynamique, généralement à deux ou trois dimensions, représentant les domaines de l'état physique (ou phase) d'un système (corps pur ou mélange de corps purs), en fonction de variables, choisies pour faciliter la compréhension des phénomènes étudiés. Les diagrammes les plus simples concernent un corps pur avec pour variables la température et la pression ; les autres variables souvent utilisées sont l'enthalpie, l'entropie, le volume massique, ainsi que la concentration en masse ou en volume d'un des corps purs constituant un mélange.

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