Thèse soutenue

Contribution au micro-actionnement multi-stable piloté par radiations optiques

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Auteur / Autrice : Xingxing Liu
Direction : Frédéric LamarqueEmmanuel Doré
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Advanced Mechanics
Date : Soutenance le 07/10/2015
Etablissement(s) : Compiègne
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de recherche en mécanique acoustique et matériaux / Laboratoire Roberval

Résumé

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Cette thèse traite le sujet du micro-actionnement multistable employant des radiations optiques pour atteindre les différentes positions offertes par le micro-actionneur. Dans le cadre des travaux réalisés, un mécanisme bistable reposant sur un principe de doubles poutres préformées situées en position antagoniste est proposé, et, sur cette brique élémentaire, un micro-actionneur quadristable a été conçu. Afin de valider le principe de fonctionnement de micro-actionneur, des procédés de fabrication Laser (sur le matériau « médium - MDF») puis DRIE (sur un wafer SOI de silicium) ont été utilisés. Sur le prototype en silicium, permettant une réduction des courses du rang interne et du rang externe du micro-actionneur, celles-ci ont été fixées à 300 µm et 200 µm respectivement. L’actionnement à distance de ce micro-actionneur a été prouvé en utilisant le chauffage laser d’un élément actif en Nitinol structuré par un dépôt de SiO2, ceci générant un effet « deux sens » de l’élément actif permettant d’annuler la charge sur les poutres du micro-actionneur une fois celui-ci déclenché puis en position stable. L’utilisation d’un banc expérimental incluant une membrane MEMS de balayage laser a permis de démontrer la quadristabilité du micro-actionneur sur 90 000 cycles. Afin de réduire davantage la course de ce micro-actionneur, des concepts de dispositifs de réduction de course ont été développés pour démontrer, à partir de prototypes fabriqué en MDF par usinage laser, la capacité à atteindre une course de 1 µm. Enfin, à la suite de ces travaux de réduction de course, un concept de nano-actionneur multistable a été proposé. Ce nano-actionneur est composé de quatre modules bistables liés et disposés en parallèle pour offrir 16 positions discrètes sur une course rectiligne. Les simulations de cet actionneur montrent la possibilité d’atteindre les 15 positions espacées de 10 nm sur une course de 150 nm.