7.5 Collecte active et passive
7.7.6 Attaque de la phase d’appariement
MEMS é uma tecnologia que permite o desenvolvimento de produtos inteligentes, expandindo a capacidade computacional da micro-electrónica através da percepção e incrementando as capacidades de controlo de micro-sensores e de micro-actuadores, alargando o espaço para possíveis projectos e aplicações.
Um micro-actuador, dentro do contexto de uma micro-máquina, é um sistema que usa pequenos controladores de energia para causar uma perturbação no ambiente observável (ou controlável). Essa perturbação ou alteração pode incidir sobre propriedades mecânicas tais como, velocidade, aceleração, força, pressão e trabalho (Gad-el-Hak, 2006). Micro-sensores, por definição, são aparelhos que detectam e medem uma quantidade física no ambiente (Sinclair, 2001).
Os MEMS representam importantes aplicações nos domínios de componentes na electrónica de automóveis, do equipamento médico, dos controladores de discos de computadores pessoais, dos periféricos de computadores (como as impressoras), dos sistemas wireless (sem fios) e também em produtos electrónicos inteligentes e portáteis, como os telemóveis e os PDAs (Personal Digital Assistants). Os MEMS são ainda usados como sensores magnéticos, ópticos, electroquímicos, biológicos, de pressão, de gases, de cores, de movimento, de velocidade, de força, de temperatura, entre outros. No futuro podem ainda vir a ser utilizados para levantamentos geodésicos, na medicina são usados para a criação de micro pinças e micro robôs, capazes de elevar a confiabilidade das intervenções cirúrgicas. Nas telecomunicações são usados na captação do sinal e permitem uma audição eficiente, servindo também para equipamentos para apaziguar os efeitos da surdez, entre muitos outros equipamentos.
Estes sistemas, MEMS, ajudam a processar e a actuar sobre o ambiente envolvente, caracterizando-se pela integração de elementos mecânicos, sensores, actuadores e dispositivos electrónicos numa base comum através da utilização da tecnologia de micro fabricação, compondo um só chip. Concentração de sistemas em um só Chip (SoC - System On Chip), cada vez mais compacto e com software embutido.
Dispositivos MEMS estão a começar a provocar impacto em quase todas as áreas da ciência e tecnologia, continuando a ser o sector automobilístico o grande campo onde são mais utilizados. Há vários tipos de sistemas automobilísticos encontrados actualmente na
maioria dos veículos modernos, que são MEMS, responsáveis por controlar o motor, a transmissão, a suspensão e os travões dos automóveis (ver Imagem 1). Estes sistemas, MEMS, juntamente com os inúmeros sensores que compõem os carros actuais, assumem um enorme número de aplicações só no sector automobilístico (Eddy e Sparks, 1998). Alguns exemplos de domínios de aplicação da tecnologia MEMS, quer como actuadores, quer como sensores, na indústria dos automóveis são visíveis na segurança automóvel, na forma de sensores de aceleração que proporcionam a detecção de acidentes (grande desaceleração repentina) para uma implantação eficiente dos airbags (sacos de ar) frontais e laterais, bem como de outros dispositivos de segurança existentes no automóvel. Os acelerómetros são também utilizados no controle electrónico de estabilidade (ESC - Electronic Stability Control) para medir a aceleração lateral do veículo, ajudando os motoristas a manter o controlo dos veículos durante condições de condução instáveis. Também servem para monitorizar a pressão dos pneus, activar limpa pára-brisas quando chove, ligar luzes quando escurece, entre outras funcionalidades [3].
A tecnologia MEMS revela-se cada vez mais como uma tecnologia chave para atender às necessidades da sociedade moderna. O mercado mundial para a aplicação da tecnologia MEMS é estimado em milhares de milhões de euros, principalmente em aplicações na indústria automobilística (airbags, Anti-Blocking System - ABS), mas também na indústria espacial e na militar (Lima, Freitas e Krueger, 2002).
Imagem 1: Aplicações de MEMS na indústria automóvel (principal fonte de aplicações desta tecnologia)
[6], tradução do autor.
Os MEMS são estruturas muito pequenas (medindo cerca de 1 a 100 micrómetros, o que corresponde a 0,001 e 0,1 milímetros, respectivamente) e os dispositivos equipados com eles possuem em média apenas 20 micrómetros, combinando micro componentes mecânicos
quantidade de chips electrónicos comuns para compor um determinado aparelho. Por serem mais pequenos e mais eficazes, basta apenas um pequeno número destes dispositivos para fazer equipamentos melhores e mais compactos, além de mais baratos.
A tecnologia MEMS oferece as seguintes vantagens: alta eficiência, baixo consumo de energia, miniaturização, boa reprodutibilidade, fabricação em série (baixo custo, mecanização da produção), alto desempenho e elevada eficiência energética, integração nos mais variados produtos, leveza e resistência ao impacto (Bishop, Giles e Austin, 2002) e [3].
Como futuras aplicações para os MEMS destacam-se as pinças microscópicas para cirurgia intra-ocular, dispositivos sem fios, receptores de RF radiofrequência, cronometração de tempo, relógios, GPS (Global Positioning System) e levantamentos geodésicos [2].
2.2.10.1 Síntese das aplicações da tecnologia MEMS
As aplicações da tecnologia MEMS são as mais variadas, quer na indústria automobilística, como em equipamento médico, quer nos mais variados tipos de sensores, e ainda na industrial militar e aeroespacial, entre muitas outras.
Na indústria automobilística destacam-se os sensores de pressão para a monitorização da pressão dos pneus e principalmente os micro-acelerómetros para activação de airbags, mas existem muito mais aplicações. Há aplicações na electrónica dos automóveis em funções como: acender e apagar as luzes, activar e desactivar os limpa pára-brisas, servindo ainda para garantir um melhor controlo da transmissão, do motor, da suspensão e dos travões do veículo. Aplicam-se ainda MEMS para garantir a segurança dos automóveis, na forma dos mais variados sensores, tais como: sensores de aceleração, sensores de detecção de acidentes, airbags laterais e frontais e na activação do controlo de estabilidade ESC (Electronic Stability Control) (Eddy e Sparks, 1998; [6])
Em equipamento médico, os dispositivos MEMS incorporam um enorme número de ferramentas e apetrechamentos medicinais e de intervenção cirúrgica, sendo usados como sensores descartáveis da pressão sanguínea, como micro-chips em dispositivos tridimensionais controláveis à escala de mícrones para o aumento da precisão nas cirurgias. São encontrados também em dispositivos para realizar medições de dados no interior ou no exterior do corpo humano, em equipamento para diagnóstico de doenças, na detecção de patologias e na sequenciação genética. Talvez a sua aplicação mais espectacular seja na entrega controlada e
monitorizada de quantidades mínimas de medicamentos no local exacto onde a droga é necessária (com a utilização de micro-robôs). Os MEMS são ainda usados como sensores críticos durante as operações, como sensores de longo prazo em dispositivos prostéticos (prosthetic devices),e num inúmero conjunto de sensores para uma monitorização rápida de diagnóstico em casa (Beeby et al., 2004; Nisar et al., 2008; [5]).
A indústria militar e a indústria aeroespacial são campos nos quais os MEMS também encontram muitas aplicações. Estes são aplicados para alcançar precisão nos disparos a grandes distâncias, em instrumentos de telecomunicação entre militares, em dispositivos de localização e de disposição das tropas entre outros equipamentos e utilidades. Na indústria aeroespacial os MEMS são responsáveis por uma série de melhorias, tais como as melhorias no desempenho aeroespacial de compressores e turbinas. Estes possibilitam a navegação completa num único chip, com grandes ganhos vantajosos em tamanho, peso e custo (em relação aos sistemas convencionais usados anteriormente). Os MEMS são muito aplicados neste campo, porque suportam ambientes agressivos como as altas temperaturas, grandes números de ciclos vibratórios e ambientes corrosivos (Schadow, et al. 2005; Gronland et al., 2007; Tang e Lee, 2001)
Há ainda a destacar um vastíssimo campo para sensores dos mais variados tipos, tais como sensores magnéticos-ópticos, sensores electroquímicos, sensores biológicos, sensores de pressão, sensores de gases, sensores de cores, sensores de posição, sensores de movimento, sensores de velocidade, sensores de fluxo, sensores de força, sensores de temperatura, entre outros. Existe ainda um amplo campo de aplicações como telemóveis, como o Apple iPhone, diversos modelos Nokia, vários modelos PDAs (personal digital assistants) e sistemas para a antena de telemóveis. Há também controladores de discos de computadores pessoais, e de periféricos de computadores como impressoras. É de referir ainda acelerómetros em produtos de consumo electrónico tais como controladores de jogos (Nintendo Wii), entre muitas outras aplicações (Bishop, Giles e Austin, 2002; Ko, 2007).
O campo de aplicações para os MEMS é vasto e o seu rápido avanço tecnológico aliado às suas inúmeras características possibilita futuras aplicações que prometem mudar radicalmente a nossa vida. Os Bio-MEMS possibilitarão no futuro a implementação de micro- robôs ainda mais precisos e mais inofensivos, bem como a futura implementação permanente de chips no interior do corpo humano para controlo e acompanhamento do estado de saúde do portador [5]. É no campo da saúde que se prevêem as mais extraordinárias aplicações dos
Para além dos referidos, vários outros campos e várias outras áreas serão futuramente afectados pelos MEMS, como a cronometração do tempo (relógios precisos com MEMS no seu funcionamento), à implementação do princípio subjacente ao sistema GPS (Global Positioning System) possibilitando levantamentos geodésicos, entre outras futuras aplicações.