Lévitation diamagnétique sur micro-aimants (applications à la microfluidique digitale et à la biologie.)

La lévitation diamagnétique est un des rares phénomènes permettant de soustraire des corps à la gravité. Si la répulsion diamagnétique est négligeable à nos échelles, elle devient significative aux petites dimensions, allant jusqu à entraîner, sous certaines conditions, la mise en lévitation de micro-objets diamagnétiques. A travers le développement de microaimants, de modèles numériques et analytiques ainsi que de réalisations expérimentales, ces travaux explorent les potentialités de la lévitation diamagnétique de microgouttes et de particules dans un milieu paramagnétique. Ils démontrent notamment la possibilité de mesurer précisément l interaction entre gouttes chargées en lévitation. Ces travaux analysent par ailleurs l étude de cette lévitation combinée à une force diélectrophorétique. Cette étude ouvre de nouvelles perspectives pour le tri de bille diamagnétique basé sur leur taille ou leur susceptibilité. La diélectrophorèse ouvre le champ des possibilités en permettant d actionner sans contact des micro-billes mises en lévitation.Diamagnetic levitation is one of the rare way to compensate action of gravity. This kind of repulsion is negligible at our scale. However, at microscale, this effect becomes significant and can achieve levitation of diamagnetic objects. Through the development of micromagnets of numerical and analytical models as well as experimental achievements , these works explore the potential of diamagnetic levitation microdroplets and particles in a paramagnetic environment. They especially demonstrate the ability to accurately measure the interaction between charged droplets levitated . These studies analyze further the study of this levitation combined with dielectrophoretic force . This study opens new perspectives for sorting diamagnetic ball based on their size or susceptibility. Dielectrophoresis opens possibilities in the field for actuating contactless microbeads levitated.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Magnetic Micro-Actuators and Systems (MAGMAS

Abstract-Magnetic interactions provide outstanding performances for powerful integrated micro-actuators. This paper explains how magnetic interactions involving permanent magnets, currents, and various magnetic materials remain very effective and even improve as dimensions are reduced. The technological problems that have slowed the development of magnetic micro-actuators and systems (MAGMAS) are progressively being solved. As long as materials scientists continue to develop better thick-film patterned permanent magnets compatible with microsystem technologies, MAGMAS will have a promising future

Thermal energy conversion by coupled shape memory and piezoelectric effects

International audienceThis work gives experimental evidence of a promising method of thermal-to-electric energy conversion by coupling shape memory effect (SME) and direct piezoelectric effect (DPE) for harvesting quasi-static ambient temperature variations. Two original prototypes of thermal energy harvesters have been fabricated and tested experimentally. The first is a hybrid laminated composite consisting of TiNiCu shape memory alloy (SMA) and macro fiber composite piezoelectric. This composite comprises 0.1 cm3 of active materials and harvests 75 µJ of energy for each temperature variation of 60 °C. The second prototype is a SME/DPE 'machine' which uses the thermally induced linear strains of the SMA to bend a bulk PZT ceramic plate through a specially designed mechanical structure. The SME/DPE 'machine' with 0.2 cm3 of active material harvests 90 µJ over a temperature increase of 35 °C (60 µJ when cooling). In contrast to pyroelectric materials, such harvesters are also compatible with both small and slow temperature variations

Micro-générateur magnétique planaire et micro-convertisseur intégré

Les travaux présentés s'inscrivent dans le contexte de la micro-génération et de la gestion d'énergie pour systèmes autonomes. Il s'agit du développement d'un micro générateur discoïde, à aimants, sans fer et compatible avec des IJ-turbines à gaz ou à air comprimé opérant à haute vitesse de rotation (10 - 1 000 ktr/min). Le modèle multiphysique établi permet d'évaluer la performance des -générateurs magnétiques en fonction de leurs conditions de travail et de leurs paramètres géométriques. Un premier prototype intégré produit une puissance de 15 mW à 60 000 trs/min, un second prototype produit 5 W à 380 000 tr/min avec el 57 %. Les convertisseurs de faible puissance associés aux micro-alternateurs triphasés basse tension sont ensuite étudiés. Un micro-redresseur triphasé, sans seuil et entièrement autonome a été monolitiquement intégré en technologie CMaS 0,35 m. La caractérisation a prouvé sa pleine fonctionnalité ainsi que les bonnes performances.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Permanent magnet planar micro-generators

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Procédé et dispositif d'actionnement magnétique

Brevet Grenoble INP déposé le 24/10/0

Conception, modélisation et fabrication d'un micro-actionneur bistable, hors plan et magnétique

Au sein de l'équipe Microsystèmes Magnétiques du Laboratoire d'Electrotechnique de Grenoble, nous avons conçu et modélisé un micro-actionneur bistable entièrement intégré, ayant une partie mobile se déplaçant de 120 um en moins de 500 us et de surface inférieure à 10 mm2. L'actionnement est magnétique. La partie mobile, constituée d'un micro-aimant en CoPt, se déplace verticalement sans aucun contact mécanique (lévitation) entre ses deux butées, également constituées de micro-aimants. La modélisation statique pui dynamique (6 DDL) a été faite grâce à deux logiciels : Dipole 3D et Mathcad. L'optimisation avec Pro@Design des paramètres géométriques du micro-actionneur a permis de fortement réduire le courant et donc l'énergie de commutation (20 uJ). Une étude thermique expérimentale et théorique du micro-actionneur montre que les conducteurs peuvent être alimentés par des impulsions de courant de 90000 A/mm2 pendant 500 us. Les briques de bases technologiques ont été mises au point et validées dans les salles blanches du CEA-LETI. Le micro-actionneur est en cours de prototypage.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Composite materials on the basis of a shape memory alloy & a pyro/piezoelectric material for thermal energy harvesting

Cette thèse étudie expérimentalement la possibilité de récupérer l'énergie thermique en utilisant un alliage à mémoire de forme (AMF) couplé à un matériau pyro-/piézoélectrique. Cette méthode est prometteuse pour récupérer les variations lentes et petites de température. Les premiers prototypes de récupérateurs d'énergie ont été fabriqués et ont démontré pouvoir produire une énergie spécifique intéressante. Les technologies de dépôt de couches d'AMF Ti-Ni-Cu micro-structurées ont été développées. Ce travail servira de base pour la future fabrication de micro-récupérateurs d'énergie thermique exploitant des AMFs.This thesis experimentally studies the possibility of thermal energy harvesting using coupled shape memory alloy (SMA)and pyro-/piezoelectric material. This method is promising for harvesting slow & small temperature variations. First prototypes of energy harvesters were fabricated and their ability to produce a considerable amount of specific energy was shown. Technologies of Ti-Ni-Cu SMA thin layer deposition & patterning were developed. This work will serve as a base for future fabrication of chip-scale thermal energy harvesters exploiting SMAs.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Magnetic Micro-Actuators (MAGMAS)

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