El Grupo MAMINA

Los objetivos del grupo MAMINA (Materiales y Acústica para Micro y Nanosistemas Integrados) son, por un lado, desarrollar materiales de tipo película fina, polímero o compuesto que utilicen efectos electroactivos o piezoeléctricos y, por otro lado, demostrar nuestra capacidad para integrarlos en microestructuras para aplicaciones que requieran micro o nanosistemas.

A partir de estos materiales activos, MAMINA innova en diferentes campos: detección y caracterización por ondas acústicas de alta frecuencia hasta escalas micrométricas y nanométricas, recuperación y almacenamiento de energía, actuación localizada (MEMS y ondas acústicas), microsistemas bioinspirados.

Las especificidades de MAMINA

Las especificidades del grupo MAMINA conciernen pues al desarrollo de materiales ferroeléctricos y piezoeléctricos por la técnica del sputtering. Además de este aspecto del crecimiento, las películas se caracterizan tanto desde el punto de vista físico-químico como eléctrico. Una parte importante de la investigación se dedica a la integración de estos materiales en microsistemas o nanosistemas. Además, se han desarrollado experimentos específicos para determinar las propiedades ferroeléctricas y piezoeléctricas en función de la temperatura y en función de una tensión mecánica controlada.

Específicamente, se han realizado una serie de experimentos para determinar las propiedades ferroeléctricas y piezoeléctricas en función de la temperatura y en función de una tensión mecánica controlada.

Todas estas herramientas han contribuido al desarrollo de varias clases de materiales funcionales que luego se han optimizado para abordar diferentes campos de aplicación. Así, uno de los temas de investigación se refiere al crecimiento y la cualificación de materiales ferroeléctricos sintonizables dedicados a aplicaciones de microondas para las telecomunicaciones modernas (filtro Hairpin sintonizable, adaptador de impedancia sintonizable).

Los materiales con propiedades antiferroeléctricas también se desarrollan en el tema del almacenamiento de energía (mejora de la densidad de energía almacenada). Más recientemente nos hemos interesado por la síntesis de sistemas multiferroicos artificiales que presentan propiedades tanto ferromagnéticas como ferroeléctricas.

Se ha demostrado un acoplamiento magneto-eléctrico que nos permite ahora considerar el diseño de componentes como los inductores accionables por el campo eléctrico. Recientemente, se han fabricado composites (cerámicas/polímeros) de materiales eco-aceptables para aplicaciones de transductores ultrasónicos (sensores y actuadores).

Además, la investigación se dirige a la integración de nuevos materiales transductores basados en polímeros conductores electroactivos y redes poliméricas interpenetrantes. Estos materiales electroactivos se integran por primera vez a escala micrométrica en microestructuras flexibles. Se realizan caracterizaciones eléctricas y fisicoquímicas para determinar en particular las fuerzas de bloqueo y las deformaciones máximas bajo la acción de una tensión eléctrica. Se estudia simultáneamente el modo de sensor de estos materiales.

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Se han realizado importantes desarrollos para modelar estos materiales con el fin de asociarlos posteriormente a la simulación de sistemas o subsistemas. Las prestaciones de estos materiales integrados permiten prever aplicaciones en el ámbito de la salud.

La investigación del grupo MAMINA también se centra en las microestructuras bioinspiradas, como la realización de un objeto volador similar a un insecto (OVMI). Más concretamente, se trata de una estructura con características cercanas a las de los insectos voladores que queremos hacer despegar y planear utilizando los mismos principios de movimiento de las alas que se despliegan en la naturaleza.

La microestructura se consigue mediante tecnologías de microfabricación y es casi completamente flexible. Las alas tienen costillas de 40µm de diámetro y membranas de medio micrómetro de grosor.

La microestructura se consigue mediante tecnologías de microfabricación y es casi totalmente flexible.

Se está llevando a cabo una modelización preliminar basada en un concepto original que permite generar tanto el movimiento de aleteo como el de torsión de las alas utilizando un único actuador electromagnético. Hasta la fecha, se trata del nano dron más pequeño y ligero del mundo y actualmente el prototipo produce una fuerza de sustentación ligeramente superior a su propio peso.

Un último campo que se está abordando en el grupo es el de los transductores acústicos integrados y sus aplicaciones. En particular, se han desarrollado tecnologías MEMS basadas en el silicio para generar y guiar ondas acústicas de alta frecuencia con el fin de desarrollar microsistemas acústicos integrados que operen en el rango de los GHz.

Se trata, por tanto, del desarrollo de microtransductores ultrasónicos de alta frecuencia para la caracterización de interfaces, fluidos, pero también para estudios en el campo de la biología, y ello hasta escalas micrométricas y nanométricas.

Las aplicaciones se refieren al estudio de interfaces líquido-sólido micro/nanoestructuradas (colaboración de STMicroelectronics), la monitorización de las propiedades de los fluidos (concentración, detección de partículas, deposición), la integración de transductores en Laboratory on a Chip.

Las actividades de investigación se centran, por tanto, en los transductores (materiales electroactivos), las microestructuras mecánicas y la acústica.