Diseñando novelas cantilevers MEMS para robots de detección marina utilizando modelado COMSOL y diferentes materiales piezoeléctricos
Autores: Abdul, Basit; Qadeer, Abdul; Asary, Abdul Rab
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseñando novelas cantilevers MEMS para robots de detección marina utilizando modelado COMSOL y diferentes materiales piezoeléctricos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Detección marina
Dispositivo robótico
Viga piezoeléctrica
Sistemas micro-electromecánicos
Software COMSOL
Acústica submarina
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
El presente trabajo presenta un innovador dispositivo robótico de detección marina basado en sistemas microelectromecánicos (MEMS) integrados en cantilever piezoeléctricos modelados en las líneas laterales de los peces. El dispositivo consta de 12 cantilevers de diferentes formas y tamaños en una configuración en forma de cruz, incrustados entre electrodos de molibdeno (Mo) en una película delgada piezoeléctrica (PbTiO, GaPO). Tiene la ventaja de una respuesta direccional debido al diseño único de los cantilevers circulares. En el software COMSOL 5.5, diseñamos, modelamos y simulamos un dispositivo piezoeléctrico basado en un estudio comparativo de estos materiales piezoeléctricos. Las simulaciones se realizaron en microestructuras de cantilever que van desde 100 um hasta 500 um de longitud. Estos materiales funcionan mejor cuando se utiliza titanato de plomo (PbTiO). Se obtuvo un voltaje máximo de 4.9 mV con el cantilever de material PbTiO con un desplazamiento de 37 um. Se utilizó un vibrómetro láser Doppler para medir la frecuencia de resonancia y el desplazamiento. Nuestras simulaciones y experimentos estuvieron en buen acuerdo. Su rendimiento y compacidad nos permiten imaginar su uso en acústica submarina para monitorear cetáceos marinos y comunicaciones por ultrasonido. En conclusión, los transductores piezoeléctricos MEMS pueden ser utilizados como hidrófonos para detectar pulsos acústicos submarinos.
Descripción
El presente trabajo presenta un innovador dispositivo robótico de detección marina basado en sistemas microelectromecánicos (MEMS) integrados en cantilever piezoeléctricos modelados en las líneas laterales de los peces. El dispositivo consta de 12 cantilevers de diferentes formas y tamaños en una configuración en forma de cruz, incrustados entre electrodos de molibdeno (Mo) en una película delgada piezoeléctrica (PbTiO, GaPO). Tiene la ventaja de una respuesta direccional debido al diseño único de los cantilevers circulares. En el software COMSOL 5.5, diseñamos, modelamos y simulamos un dispositivo piezoeléctrico basado en un estudio comparativo de estos materiales piezoeléctricos. Las simulaciones se realizaron en microestructuras de cantilever que van desde 100 um hasta 500 um de longitud. Estos materiales funcionan mejor cuando se utiliza titanato de plomo (PbTiO). Se obtuvo un voltaje máximo de 4.9 mV con el cantilever de material PbTiO con un desplazamiento de 37 um. Se utilizó un vibrómetro láser Doppler para medir la frecuencia de resonancia y el desplazamiento. Nuestras simulaciones y experimentos estuvieron en buen acuerdo. Su rendimiento y compacidad nos permiten imaginar su uso en acústica submarina para monitorear cetáceos marinos y comunicaciones por ultrasonido. En conclusión, los transductores piezoeléctricos MEMS pueden ser utilizados como hidrófonos para detectar pulsos acústicos submarinos.