Fabrication et caractérisation des MEMS composite pour la récupération d'énergie mécanique

Fabrication and characterization of composite MEMS for mechanical energy harvesting

• Auteur / Autrice : Hussein Nesser
• Direction : Hélène Debeda
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 25/11/2016
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Cécile Zakri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cédric Ayela, Claire Jean-Mistral, Didier Rouxel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Bardinal, Elie Lefeuvre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Graphène

Électrostriction

Systèmes microélectromécaniques

Mots clés libres

MEMS organique

Récupération d’énergie

Electrostriction

Nanocomposite

CNTs

Oxyde de graphène

Impression

Xurographie

Organic MEMS

Energy Harvesting

Electrostrictive

Xurography

Nanocomposite

CNTs,

Graphene oxide

Printed

Résumé

Les récents progrès dans le domaine des MEMS organiques suscitent un intérêt croissant dans la substitution de micropoutres inorganiques par des micropoutres organiques pour diverses applications. N’ayant été étudiée qu’en mode statique, la réponse électrostrictive des MEMS organiques est présentée pour la première fois en mode dynamique. L’une des originalités de ce travail est de fabriquer un micro-récupérateur d’énergie mécanique avec une approche « tout-organique ». Dans cette thèse, des matériaux nanocomposites à base d’oxyde de graphène réduit (rGO) dispersé dans du poly-dimethyl siloxane (PDMS), sont utilisés pour la récupération de l'énergie mécanique vibratoire avec une transduction électrostrictive. Le dispositif génère une densité de puissance électrique de 8,15 W/cm3 pour une accélération de 1 g au premier mode de résonance (≈ 17 Hz).

Recent advances in the field of organic MEMS have generated interest in the substitution of inorganic microbeams by organic ones for various applications. Until now, the use of electrostrictive materials is limited to the MEMS operating mostly in static mode. The electrostrictive response of organic MEMS is presented here for the first time in dynamic mode. One of the originality of this work is to produce a micro-mechanical energy harvester fabricated in an all-organic approach. In this thesis, strain sensitive nanocomposite materials based on reduced graphene oxide (rGO) dispersed in polydimethylsiloxane (PDMS) are used for mechanical vibratory energy harvesting with an electrostrictive transducer. With an acceleration of 1 g of the microcantilever base, actuation at the first resonant mode (≈ 17 Hz) generates an electrical power density of 8.15 μW/cm3.