División de Microelectrónica y Microsistemas – Investigación
Líneas de Investigación
Microelectrónica y Microsistemas (MEMS)
Responsable: Juan Antonio Montiel Nelson
Código UNESCO: 3307
SL4.1: Sistemas Nano y Micro Electromecánicos.
T1: Diseño de MEMS.
El campo de los microsensores, y microactuadores, denominado MEMS ("microelectromechanical systems"), ha crecido de forma espectacular este principio de siglo. Utilizando las mismas herramientas que fueron desarrolladas para el diseño de circuitos electrónicos, y complementándolas con otras propias del campo de la mecánica y la electricidad, análisis con elementos finitos, CAD en 3D, entre otros se diseñan, simulan y fabrican miniaturas de sensores, transductores y estructuras mecánicas sobre silicio y otros materiales. Esta línea de investigación, tiene como objetivo el adquirir una visión lo más completa posible de este campo, sus aplicaciones, sus desarrollos actuales y futuros; empezando por la microfabricación, siguiendo por los avances en microsensores y microtransductores utilizados en el sector aeroespacial, en biomedicina, en bioingeniería, y su aplicaciones; y terminando con las técnicas de integración microelectrónica de estos dispositivos. Esta línea de investigación da una visión completa de la I+D+i en este campo, con el fin de adquirir cierta habilitación para el desarrollo de proyectos de desarrollo o de investigación en esta área. A modo de resumen, la línea de investigación recoge:
- los fundamentos sobre microsistemas, microsensores y microactuadores;
- los fundamentos de integración de microsistemas;
- las aplicaciones en el sector aeroespacial, en biomedicina, en bioingeniería;
- las aplicaciones en microrrobótica y micromecánica; y
- la oportunidad en I+D de los microsensores y su integración en sistemas.
T2: Análisis de prestaciones.
Esta línea de investigación se dirige hacia el análisis de prestaciones y la ingeniería asociada para encontrar soluciones simuladas y analíticas de micro y nano sistemas reales. La línea de investigación incluye otras áreas de interés: métodos de optimización heurísticos y deterministas, evaluación cuantitativa de sistemas, álgebras de procesos estocásticos, redes de colas, generación distribuida y solución de muy largas cadenas de Markov, simulación de eventos discretos, modelado de tráfico de redes y topologías. La investigación en nuestro grupo se orienta hacia el análisis de prestaciones de hardware, análisis de prestaciones de software, streaming, análisis de prestaciones de sistemas empotrados, análisis de prestaciones a nivel de sistema, y análisis de prestaciones de aplicaciones (algoritmos).
T3: Modelado de Sistemas en Chip y Simulación Estructurada.
Esta actividad se centra en dos técnicas complementarias para el diseño de sistemas: el modelado de sistemas en chip SoC, y la simulación estructurada de su funcionamiento y prestaciones. Las técnicas de modelado se orientan a la descripción de estos sistemas en niveles de abstracción altos, por lo que necesariamente deberá obviarse la necesidad de hacer referencia a detalles que en este nivel no resultan determinantes para la concepción de los mismos. Asimismo, a nivel de simulación también se hace útil la separación precisa de la información que realmente resulta relevante cara a la integración de todos los componentes dentro del sistema, incidiendo fundamentalmente en el adecuado trasvase de los datos entre éstos que se estudia con diversos criterios de calidad propios del estudio de redes.
T4: Micromecánica para MEMS.
La caracterización micromecánica de las propiedades de un Sistema Microelectromecánico es fundamental para su correcto diseño y fabricación. Este es el objetivo prioritario de la presente línea de investigación: analizar las propiedades mecánicas de microsistemas y su interacción con sus propiedades eléctricas y electrónicas. Áreas fundamentales dentro de esta línea de investigación son el diseño, la fabricación, la caracterización y la elección de los materiales adecuados. Dentro de la generalidad de los microsistemas, se da especial importancia a microsensores de presión, inerciales, etc. ya sean piezorresistivos, capacitivos o de otra naturaleza. Los campos de aplicación son: aeroespacial, automoción, domótica, bioingeniería, medioambiente, entre otros.
T5: Diseño de MEMS para Microfluídrica.
Esta línea de investigación se centra en el estudio y simulación del comportamiento de fluidos que se mueven en cavidades micrométricas. Áreas fundamentales de esta línea de investigación son el análisis del movimiento del fluido, la transferencia del calor, el transporte químico (electroforesis, electroósmosis, difusión), la respuesta electrocinética de fluidos en presencia de campos eléctricos, la formación de burbujas y la interacción fluido-estructura. El diseño de susbsistemas MEMS para el control y manipulación de fluidos tales como microbombas, microválvulas, micromezcladores, microdispensadores y atomizadores conforman el objetivo fundamental de esta línea de investigación. Los campos de aplicación son muy variados, entre los que destacan principalmente la medicina, bioingeniería, medioambiente, automoción y electrónica de consumo.
T6: Diseño de micromotores MEMS.
Para el correcto análisis de sistemas microelectromecánicos, es de capital importancia el estudio de las propiedades eléctricas que gobiernan su comportamiento. El objetivo de esta línea de investigación es el desarrollo de microestructuras capaces de generar movimiento, como son los micromotores, microturbinas, microrrelés y microrrup-tores. Se posee una gran experiencia en la modelización de las propiedades electromecánicas de micromotores de inducción electrostáticos y en la actualidad se están desarrollando estudios en torno a los microinterruptores para aplicaciones aeroespaciales.