Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEM

Autores
Sassetti, Fernando; Zalazar, Martin; Vottero, Nicolás Luis; Guarnieri, Fabio Ariel
Año de publicación
2014
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Propósito: Para la lograr la integración en microdispositivos implantables se requiere disponer de actuadores con bajo nivel de consumo y con una vida útil prolongada. En la actualidad se pueden construir actuadores con bajas corrientes y tensiones eléctricas de actuación utilizando polímeros conductivos. La vida útil de los actuadores es afectada por fenómenos de delaminación en la interfase metal-polímero. Objetivo: Cuantificar y analizar las tensiones mecánicas que se presentan en el actuador cuando es estimulado eléctricamente. Metodología: En este trabajo se analizan las distribuciones de tensiones-deformaciones en un actuador de PPy (DBS) a partir de estimularlo eléctricamente y registrar las posiciones del actuador. Con la descripción de las posiciones de actuador y sus propiedades materiales, se calcularon las tensiones mecánicas presentes usando un modelo FEM 2D; se analizaron las deformaciones resultantes en la viga a partir de imponer los desplazamientos observados en forma experimental. La viga se modeló como un sólido elástico lineal e isotrópico. Se compararon los resultados obtenidos con los provenientes de modelos analíticos. Resultados: Se presentaron los registros con la descripción cinemática del actuador y su relación con el flujo de iones en el material polimérico. Las máximas excursiones del actuador se obtuvieron cuando el polímero se estimulo con 1V y -1,12 V. Cuando es energizado con 1V, el polímero expulsa iones de su matriz porosa obteniendo un radio de curvatura de 11,60 mm; cuando se lo estimula con -1,12 V ingresan iones obteniendo una curvatura de 66,17 mm. Se encontró que para una curvatura de 66,77 mm, la deformación del sustrato del actuador fue de -0,1% (compresión). Conclusiones: Con el modelo en elementos finitos se observan las regiones del actuador donde se concentran las tensiones identificando rangos de funcionamiento que eviten la delaminación el actuador. El modelo numérico presentado, permite simular y evaluar el comportamiento de actuadores con dimensiones no uniformes en el espesor de polímeros conductores.
Fil: Sassetti, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería; Argentina
Fil: Zalazar, Martin. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Vottero, Nicolás Luis. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; Argentina
Fil: Guarnieri, Fabio Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería; Argentina
Materia
BIOMEMS
POLIPIRROL
FEM
POLIMERO
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identificador
oai:ri.conicet.gov.ar:11336/105226

id CONICETDig_86eec0c1b6b004858d669733cc3d7e1e
oai_identifier_str oai:ri.conicet.gov.ar:11336/105226
network_acronym_str CONICETDig
repository_id_str 3498
network_name_str CONICET Digital (CONICET)
spelling Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEMSassetti, FernandoZalazar, MartinVottero, Nicolás LuisGuarnieri, Fabio ArielBIOMEMSPOLIPIRROLFEMPOLIMEROhttps://purl.org/becyt/ford/2.3https://purl.org/becyt/ford/2Propósito: Para la lograr la integración en microdispositivos implantables se requiere disponer de actuadores con bajo nivel de consumo y con una vida útil prolongada. En la actualidad se pueden construir actuadores con bajas corrientes y tensiones eléctricas de actuación utilizando polímeros conductivos. La vida útil de los actuadores es afectada por fenómenos de delaminación en la interfase metal-polímero. Objetivo: Cuantificar y analizar las tensiones mecánicas que se presentan en el actuador cuando es estimulado eléctricamente. Metodología: En este trabajo se analizan las distribuciones de tensiones-deformaciones en un actuador de PPy (DBS) a partir de estimularlo eléctricamente y registrar las posiciones del actuador. Con la descripción de las posiciones de actuador y sus propiedades materiales, se calcularon las tensiones mecánicas presentes usando un modelo FEM 2D; se analizaron las deformaciones resultantes en la viga a partir de imponer los desplazamientos observados en forma experimental. La viga se modeló como un sólido elástico lineal e isotrópico. Se compararon los resultados obtenidos con los provenientes de modelos analíticos. Resultados: Se presentaron los registros con la descripción cinemática del actuador y su relación con el flujo de iones en el material polimérico. Las máximas excursiones del actuador se obtuvieron cuando el polímero se estimulo con 1V y -1,12 V. Cuando es energizado con 1V, el polímero expulsa iones de su matriz porosa obteniendo un radio de curvatura de 11,60 mm; cuando se lo estimula con -1,12 V ingresan iones obteniendo una curvatura de 66,17 mm. Se encontró que para una curvatura de 66,77 mm, la deformación del sustrato del actuador fue de -0,1% (compresión). Conclusiones: Con el modelo en elementos finitos se observan las regiones del actuador donde se concentran las tensiones identificando rangos de funcionamiento que eviten la delaminación el actuador. El modelo numérico presentado, permite simular y evaluar el comportamiento de actuadores con dimensiones no uniformes en el espesor de polímeros conductores.Fil: Sassetti, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Zalazar, Martin. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Vottero, Nicolás Luis. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; ArgentinaFil: Guarnieri, Fabio Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería; ArgentinaAsociación Argentina de Mecánica Computacional2014-10info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/105226Sassetti, Fernando; Zalazar, Martin; Vottero, Nicolás Luis; Guarnieri, Fabio Ariel; Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEM; Asociación Argentina de Mecánica Computacional; Mecánica Computacional; XXXIII; 42; 10-2014; 1-122591-3522CONICET DigitalCONICETspainfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://cimec.org.ar/ojs/index.php/mc/article/view/4868info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-29T09:58:46Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/105226instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-29 09:58:47.074CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
dc.title.none.fl_str_mv Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEM
title Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEM
spellingShingle Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEM
Sassetti, Fernando
BIOMEMS
POLIPIRROL
FEM
POLIMERO
title_short Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEM
title_full Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEM
title_fullStr Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEM
title_full_unstemmed Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEM
title_sort Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEM
dc.creator.none.fl_str_mv Sassetti, Fernando
Zalazar, Martin
Vottero, Nicolás Luis
Guarnieri, Fabio Ariel
author Sassetti, Fernando
author_facet Sassetti, Fernando
Zalazar, Martin
Vottero, Nicolás Luis
Guarnieri, Fabio Ariel
author_role author
author2 Zalazar, Martin
Vottero, Nicolás Luis
Guarnieri, Fabio Ariel
author2_role author
author
author
dc.subject.none.fl_str_mv BIOMEMS
POLIPIRROL
FEM
POLIMERO
topic BIOMEMS
POLIPIRROL
FEM
POLIMERO
purl_subject.fl_str_mv https://purl.org/becyt/ford/2.3
https://purl.org/becyt/ford/2
dc.description.none.fl_txt_mv Propósito: Para la lograr la integración en microdispositivos implantables se requiere disponer de actuadores con bajo nivel de consumo y con una vida útil prolongada. En la actualidad se pueden construir actuadores con bajas corrientes y tensiones eléctricas de actuación utilizando polímeros conductivos. La vida útil de los actuadores es afectada por fenómenos de delaminación en la interfase metal-polímero. Objetivo: Cuantificar y analizar las tensiones mecánicas que se presentan en el actuador cuando es estimulado eléctricamente. Metodología: En este trabajo se analizan las distribuciones de tensiones-deformaciones en un actuador de PPy (DBS) a partir de estimularlo eléctricamente y registrar las posiciones del actuador. Con la descripción de las posiciones de actuador y sus propiedades materiales, se calcularon las tensiones mecánicas presentes usando un modelo FEM 2D; se analizaron las deformaciones resultantes en la viga a partir de imponer los desplazamientos observados en forma experimental. La viga se modeló como un sólido elástico lineal e isotrópico. Se compararon los resultados obtenidos con los provenientes de modelos analíticos. Resultados: Se presentaron los registros con la descripción cinemática del actuador y su relación con el flujo de iones en el material polimérico. Las máximas excursiones del actuador se obtuvieron cuando el polímero se estimulo con 1V y -1,12 V. Cuando es energizado con 1V, el polímero expulsa iones de su matriz porosa obteniendo un radio de curvatura de 11,60 mm; cuando se lo estimula con -1,12 V ingresan iones obteniendo una curvatura de 66,17 mm. Se encontró que para una curvatura de 66,77 mm, la deformación del sustrato del actuador fue de -0,1% (compresión). Conclusiones: Con el modelo en elementos finitos se observan las regiones del actuador donde se concentran las tensiones identificando rangos de funcionamiento que eviten la delaminación el actuador. El modelo numérico presentado, permite simular y evaluar el comportamiento de actuadores con dimensiones no uniformes en el espesor de polímeros conductores.
Fil: Sassetti, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería; Argentina
Fil: Zalazar, Martin. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Vottero, Nicolás Luis. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; Argentina
Fil: Guarnieri, Fabio Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería; Argentina
description Propósito: Para la lograr la integración en microdispositivos implantables se requiere disponer de actuadores con bajo nivel de consumo y con una vida útil prolongada. En la actualidad se pueden construir actuadores con bajas corrientes y tensiones eléctricas de actuación utilizando polímeros conductivos. La vida útil de los actuadores es afectada por fenómenos de delaminación en la interfase metal-polímero. Objetivo: Cuantificar y analizar las tensiones mecánicas que se presentan en el actuador cuando es estimulado eléctricamente. Metodología: En este trabajo se analizan las distribuciones de tensiones-deformaciones en un actuador de PPy (DBS) a partir de estimularlo eléctricamente y registrar las posiciones del actuador. Con la descripción de las posiciones de actuador y sus propiedades materiales, se calcularon las tensiones mecánicas presentes usando un modelo FEM 2D; se analizaron las deformaciones resultantes en la viga a partir de imponer los desplazamientos observados en forma experimental. La viga se modeló como un sólido elástico lineal e isotrópico. Se compararon los resultados obtenidos con los provenientes de modelos analíticos. Resultados: Se presentaron los registros con la descripción cinemática del actuador y su relación con el flujo de iones en el material polimérico. Las máximas excursiones del actuador se obtuvieron cuando el polímero se estimulo con 1V y -1,12 V. Cuando es energizado con 1V, el polímero expulsa iones de su matriz porosa obteniendo un radio de curvatura de 11,60 mm; cuando se lo estimula con -1,12 V ingresan iones obteniendo una curvatura de 66,17 mm. Se encontró que para una curvatura de 66,77 mm, la deformación del sustrato del actuador fue de -0,1% (compresión). Conclusiones: Con el modelo en elementos finitos se observan las regiones del actuador donde se concentran las tensiones identificando rangos de funcionamiento que eviten la delaminación el actuador. El modelo numérico presentado, permite simular y evaluar el comportamiento de actuadores con dimensiones no uniformes en el espesor de polímeros conductores.
publishDate 2014
dc.date.none.fl_str_mv 2014-10
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
info:ar-repo/semantics/articulo
format article
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/11336/105226
Sassetti, Fernando; Zalazar, Martin; Vottero, Nicolás Luis; Guarnieri, Fabio Ariel; Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEM; Asociación Argentina de Mecánica Computacional; Mecánica Computacional; XXXIII; 42; 10-2014; 1-12
2591-3522
CONICET Digital
CONICET
url http://hdl.handle.net/11336/105226
identifier_str_mv Sassetti, Fernando; Zalazar, Martin; Vottero, Nicolás Luis; Guarnieri, Fabio Ariel; Análisis de tensiones deformaciones en un actuador para dispositivo biomems utilizando FEM; Asociación Argentina de Mecánica Computacional; Mecánica Computacional; XXXIII; 42; 10-2014; 1-12
2591-3522
CONICET Digital
CONICET
dc.language.none.fl_str_mv spa
language spa
dc.relation.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://cimec.org.ar/ojs/index.php/mc/article/view/4868
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
eu_rights_str_mv openAccess
rights_invalid_str_mv https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Asociación Argentina de Mecánica Computacional
publisher.none.fl_str_mv Asociación Argentina de Mecánica Computacional
dc.source.none.fl_str_mv reponame:CONICET Digital (CONICET)
instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
reponame_str CONICET Digital (CONICET)
collection CONICET Digital (CONICET)
instname_str Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.name.fl_str_mv CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.mail.fl_str_mv dasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.ar
_version_ 1844613748481851392
score 13.070432