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MEMS (Sistemas microelectro-mecánicos)
Andrés García
Aldo Díaz
Sergio Omar Martínez
9.1 Descripción
9.1.1 Definición
Se les denomina mems (Micro-Electro-Mechanical Systems), porque su tamaño está directamente relacionado a escalas milimétricas. El impacto de la
integración de sensores, actuadores y elementos electrónicos a nivel micro,
proporciona soluciones con bajo consumo de energía, reducción en el tamaño de los componentes, mayores anchos de banda, mejorando la calidad de
vida, desarrollando mejores aplicaciones y dispositivos en diversas áreas,
entre ellas biomedicina (salud y calidad de vida), telecomunicaciones (radiofrecuencia y redes ópticas), automotriz y aeroespacial.
9.1.2 Detonadores
El área de mems abarca la integración de elementos mecánicos, sensores,
actuadores y elementos electrónicos sobre un substrato común. Su tamaño
está directamente relacionado a escalas milimétricas, aunque actualmente
la tendencia es incidir en dimensiones menores tal es el caso de los nems
(Nano Electromechanical Systems), donde los dispositivos interactúan a nivel
celular.
9.1.3 Comportamientos tecnológicos
La introducción de los mems en dispositivos y sistemas ha mejorado la funcionalidad de ellos. Entre los avances más importantes se encuentran el uso
eficiente de la energía e incremento del ancho de banda a través del diseño
Se prohíbe la reproducción total o parcial de este documento por cualquier medio, sin el previo consentimiento otorgado por escrito
del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey a cualquier persona y/o actividad que sean ajenas al mismo.
LAS MEGATENDENCIAS TECNOLÓGICAS ACTUALES Y SU IMPACTO EN LA IDENTIFICACIÓN DE OPORTUNIDADES ESTRATÉGICAS DE NEGOCIOS
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CAPÍTULO 9: MEMS (SISTEMAS MICRO-ELECTRO-MECÁNICOS)
de los dispositivos microelectrónicos en forma más inteligente. Cabe destacar que aunque este tipo de sistemas no se consideran 100% inmunes a fallas, sí se puede garantizar
estadísticamente que los dispositivos microelectrónicos modernos tienen una confiabilidad extremadamente alta. Reducción del tamaño del sistema de sensado de temperatura, presión y nivel de líquidos del motor, así como la reducción del tamaño de sensores
de posición, presión y fuerza del tren motriz y del sistema de frenado del automóvil, contemplando también la construcción de sensores en el automóvil en base a acelerómetros
y giroscopios; la reducción en el tamaño de estos sistemas permite reducir el peso de los
mismos y aprovechar los espacios, así mismo permite integrar más sistemas de sensado
para añadir más variables informativas al conductor tanto del funcionamiento del vehículo
como de las variables externas (dirección, temperatura ambiente, etc.); la minimización
del tamaño de componentes electro-mecánicos (medidor de presión, acelerómetros, resonadores, switches, etc.).
Los dispositivos mems usados para el desarrollo de sistemas de comunicación han
traído una serie de avances tecnológicos que promueven la mejora en la forma como diseminamos, captamos y procesamos información en términos de capacidad, de energía
y de tiempo de respuesta. Los Biomems también han sido de gran avance, en términos
de su capacidad de revolucionar el cuidado de la salud, en el sentido de que sensores
implantables, o no invasivos de los que son parte central, pueden ser usados como herramientas básicas en la práctica médica, lo que permite monitoreo continuo.
9.2 Temas de investigación
Tabla 9.1 Temas de investigación
Circuitos de recepción en un solo ci para el acondicionamiento electrónico y despliegue de información
Sensores inalámbricos con sistemas de adquisición de datos de alto desempeño.
Microlíneas de transmisión, microactuadores, circuitos integrados
Biomems y rf-mems
Micro-interruptores
Micro-relevadores
Sistemas de integración de funciones (como telefonía celular, correo electrónico, negocios electrónicos, etc.)
Dispositivos de transmisión y modulación en un solo circuito integrado
Inductores, varactores y capacitores
Redes inalámbricas
Resonadores, filtros y antenas
Fuente: Elaboración propia.
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9.3 Tecnologías existentes
Dentro de las tecnologías existentes en la megatendencia se encuentran:
Tabla 9.2 Tecnologías existentes
Actuadores
Circuitos de radio frecuencia, multi-capas
Dispositivos digitales de microespejos
Resonadores de filamentos delgados
Interruptores
Antenas
Circuitos para acelerómetros y giroscopios
Sensores de presión y los inalámbricos
Fotodetectores
Transductores
Fuente: Elaboración propia.
9.4 Tecnologías emergentes
Algunas de las tecnologías emergentes a partir del desarrollo de la megatendencia son:
Tabla 9.3 Tecnologías emergentes
Microsensores biológicos
Microsistemas de navegación inercial
Modulación interferométrica reflexiva
Redes inalámbricas sensoriales
Micro-antenas
Líneas de transmisión micromaquinadas
Fuente: Elaboración propia.
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9.5 Productos y servicios
9.5.1 Lista de productos y servicios
Dentro de los productos y servicios generados en las áreas del sector automotriz, electrónica, y medio ambiente, se encuentran:
Tabla 9.4 Sector automotriz
Sector automotriz
Bolsas de aire para automóviles
Medidores de nivel del combustible y de la presión del vapor
Neumáticos inteligentes
Detectores de rodamiento en suspensiones
Sensores de velocidad angular, presión y fuerza para prótesis y órtesis inteligentes
Sensores químicos
Dispositivos de medición de glucosa sanguínea
Sistemas implantables para administración de fármacos
Biosensores
Sistemas de monitoreo continuo de signos vitales
Controles de estabilidad dinámicos
Controladores de la fuerza del freno y de la tracción
Sistemas de control electrónicos (x-by-wire)
Sistemas de navegación internos
Separación y caracterización de moléculas orgánicas y células
Sensores fisiológicos embebidos
Conteo de células de diferentes tipos in vivo
Sistemas para el suministro inteligente de insulina
Laboratorios en un chip (lab-in-a-chip)
Sistemas de registro de actividad encefalográfica portátil
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 9.5 Electrónica
Electrónica
Controles de consolas de video juegos
Pantallas en dispositivos móviles
Interruptores
Telemetría inalámbrica para monitoreo y automatización de procesos preventivos
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Electrónica
Inductores
Reproductores multimedia personales
Teléfonos móviles
Espectrofotómetros
Condensadores conmutables
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 9.6 Medio ambiente
Medio ambiente
Sensores en los escapes de los autos para medir las emisiones de gases contaminantes
Sensores de monitoreo de la calidad del agua y del aire
Fuente: Elaboración propia.
9.6 Taxonomía
Tabla 9.7 Taxonomía
Áreas de
aplicación
Áreas de aplicación
Tecnología
específica
Respuesta
Circuitos para
acelerómetros
Sensores de presión
Neumáticos inteligentes
Sensores de presión
Medidores de nivel del combustible y
de la presión del vapor
Circuitos para giroscopios
Detectores de rodamiento en
suspensiones
Circuitos para
acelerómetros
Controles de estabilidad dinámicos
Líneas de transmisión
micromaquinadas
Control
Bolsas de aire para automóviles
Circuitos multicapas
Medición y monitoreo
Sector automotriz
Productos y servicios
Circuitos para
acelerómetros
Circuitos de radio frecuencia
Microsistemas de
navegación inercial
Controladores de la fuerza del freno y
de la tracción
Sistemas de control electrónicos
(x-by-wire)
Sistemas de navegación internos
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Áreas de
aplicación
Áreas de aplicación
Tecnología
específica
Micro-antenas
Productos y servicios
Sensores de velocidad angular,
presión y fuerza para prótesis y órtesis
inteligentes
Sensores químicos
Dispositivos de medición de glucosa
sanguinea
Sensores fisiológicos embebidos
Microsensores biológicos
Separación y caracterización de
moléculas orgánicas y células
Conteo de células de diferentes tipos
in vivo
Medición y monitoreo
Sistemas implantables para
administración de fármacos
Sector automotriz
Sensores inalámbricos
Biosensores
Sistemas para el suministro inteligente
de insulina
Circuitos de radio
frecuencia
Sistemas de monitoreo continuo de
signos vitales
Sistemas de registro de actividad
encefalográfica portátil
Respuesta
Circuitos de radio frecuencia
Laboratorios en un chip (lab-in-a-chip)
Sensores de presión
Sensores de velocidad angular,
presión y fuerza para prótesis y órtesis
inteligentes
Actuadores
Interruptores
Control
Transductores
Controles de consolas de video juegos
Circuitos para
acelerómetros
Líneas de transmisión
micromaquinadas
Electrónica
Antenas
Procesamiento de
información
Reproductores multimedia personales
Modulación interferométrica
reflexiva
Circuitos para
acelerómetros
Dispositivos digitales de
microespejos
Pantallas en dispositivos móviles
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Áreas de
aplicación
Áreas de aplicación
Tecnología
específica
Procesamiento de
información
Electrónica
Respuesta
Modulación interferométrica
reflexiva
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Productos y servicios
Teléfonos móviles
Circuitos de radio
frecuencia
Redes inalámbricas
sensoriales
Interruptores
Fotodetectores
Espectrofotómetro
Redes inalámbricas
sensoriales
Telemetría inalámbrica para monitoreo
y automatización de procesos
preventivos
Resonadores de filamentos
delgados
Condensadores conmutables
Circuitos de radio
frecuencia
Redes inalámbricas
sensoriales
Microsensores biológicos
Medio ambiente
Medición y monitoreo
Resonadores de filamentos
delgados
Redes inalámbricas
sensoriales
Inductores
Sensores de monitoreo de la calidad
del agua y del aire
Sensores en los escapes de los autos
para medir las emisiones de gases
contaminantes
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