Discutir aspectos fundamentais de modelagem, projeto e fabricação de sistemas microeletromecânicos, bem como os principais desafios tecnológicos envolvidos na sua integração e operação. A disciplina prevê viagens didáticas.
Introdução aos sistemas microeletromecânicos, incluindo aplicações comerciais e discussão dos efeitos de miniaturização sobre os principais fenômenos físicos envolvidos em sistemas mecânicos e elétricos (efeito de escala); Discussão dos fundamentos físicos envolvidos no projeto, fabricação e operação de micro-sistemas, incluindo: aspectos construtivos e seleção de materiais; princípios de transdução; modelagem por parâmetros concentrados e distribuídos: sensoriamento, atuação e controle; ferramentas numéricas; estudos de caso.
Tópico 1: Introdução; Tópico 2: Efeitos de escala: propriedades de microdispositivos e efeito de escala em diversos domínios, domo: mecânica dos sólidos, dinâmica, transferência de calor e mecânica dos fluídos; Tópico 3: Aspectos construtivos de MEMS, breve relato histórico, materiais construtivos, dispositivos típicos, introdução ao projeto integrado, desafios de integração e empacotamento; Tópico 4: Princípios de sensoreamento, atuação e controle de microdispositivos, incluindo sensores capacitivos, piezelétricos, piezorresistivos, atuação eletrostática, térmica, piezelétrica e ligas de memória de forma; considerações sobre o tratamento e condicionamento de sinais e ruído; Tópico 5: Considerações sobre modelagem de sistemas microeletromecânicos por parâmetros concentrados: revisão e contextualização incluindo propriedades mecânicas, elétricas, térmicas e fluídicas e suas interações; Tópico 6: Considerações sobre modelagem de sistemas microeletromecânicos por parâmetros distribuídos, modelagem dinâmica e eletromecânica de sistemas contínuos aplicadas a estruturas típicas, como micro-vigas, placas e membranas, etc.; Tópico 7: Abordagem numérica e analítica no projeto de microdispositivos, níveis de detalhamento, subsistemas, validação; Tópico 8: Processos de fabricação para microdispositivos, visão geral, sala limpa, processos baseados em waffer de silício, transferência de padrão, processos LIGA, micro-fabricação: eletroerosão/deposição, micro-fresamento, corte a laser, etc. Tópico 9: Estudos de caso: micro bombas, micro espelhos de varredura, micro acelerômetro capacitivo, aplicações médicas, redes de sensores, etc; Tópico 10: Estado da arte em micro-sensores, micro-atuadores e aplicações.
Principal Maluf, Nadim; Williams, Kirt "An Introduction to Microelectromechanical Systems Engineering", Artech House MEMS Library, 2001. Senturia, Stephen D. "Microsystem Design" Springer, 2004. Complementar Rai-Choudhury, P. - "Technology and Applications, MEMS and MOEMS", SPIE Press, 2000. Artigos relacionados.