A concepção deste trabalho está ligada ao desenvolvimento de sistemas microeletromecânicos (MEMS) para RF na faixa de frequências de ondas milimétricas. Dentro deste contexto, o Grupo de Novos Materiais e Dispositivos (GNMD) do Laboratório de Microeletrônica (LME) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP) já fabricou RF MEMS que tiveram resultados bastante promissores. No entanto, para obtenção de melhores resultados, é necessária a otimização eletromecânica destes dispositivos e para isso é necessária a extração de suas propriedades mecânicas. Assim, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para extração do módulo de elasticidade e tensão residual em MEMS, através da simulação e fabricação de microestruturas específicas para este fim. As técnicas de nanoindentação, frequência de ressonância, raio de curvatura e M-TEST foram estudadas. As microestruturas fabricadas foram cantileveres e pontes feitas de alumínio e cobre. Foram realizadas simulações no software ANSYS para prever as frequências de ressonância e as tensões de pull-in das estruturas antes de serem fabricadas. O módulo de elasticidade do alumínio extraído através da nanoindentação foi de 75,6 ± 4,1 GPa, e o do cobre extraída através da técnica de frequência de ressonância foi de 123 ± 12 GPa. A tensão residual do cobre foi extraída através da técnica de medição do raio de curvatura e foi de -199±105 MPa. O trabalho está vinculado ao projeto Jovem Pesquisador FAPESP (2011/18167-3). / The approach of this work is linked to the development of microelectromechanical systems (MEMS) for RF in the frequency range of millimeter waves. Within this context, the Group of New Materials and Devices (GNMD) of the Laboratory of Microelectronics (LME) of the Polytechnic School of the University of São Paulo (EPUSP) has already manufactured RF MEMS which have had very promising results. However, to obtain better results, it is necessary the electromechanical optimization of these devices through the extraction of their mechanical properties. Thus, this work has the objective of developing a methodology for the extraction of the Young\'s modulus and residual stress in MEMS, through the simulation and fabrication of specific microstructures for this purpose. The techniques of nanoindentation, resonance frequency, radius of curvature and M-TEST were studied. The fabricated microstructures were cantilevers and bridges in aluminum and copper materials. Simulations were performed in the ANSYS software to predict the resonance frequencies and the pull-in voltages of the structures before they were fabricated. The Young\'s modulus of aluminum extracted through nanoindentation was 75,6 ± 4,1 GPa, the resonance frequency of copper extracted by the technique of the same name was 123 ± 12 GPa and the residual stress of copper was extracted through the technique of measuring the radius of curvature and was -199±105 MPa. The work is linked to the project Jovem Pesquisador from FAPESP (2011/18167-3).

A concepção deste trabalho está ligada ao desenvolvimento de sistemas microeletromecânicos (MEMS) para RF na faixa de frequências de ondas milimétricas. Dentro deste contexto, o Grupo de Novos Materiais e Dispositivos (GNMD) do Laboratório de Microeletrônica (LME) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP) já fabricou RF MEMS que tiveram resultados bastante promissores. No entanto, para obtenção de melhores resultados, é necessária a otimização eletromecânica destes dispositivos e para isso é necessária a extração de suas propriedades mecânicas. Assim, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para extração do módulo de elasticidade e tensão residual em MEMS, através da simulação e fabricação de microestruturas específicas para este fim. As técnicas de nanoindentação, frequência de ressonância, raio de curvatura e M-TEST foram estudadas. As microestruturas fabricadas foram cantileveres e pontes feitas de alumínio e cobre. Foram realizadas simulações no software ANSYS para prever as frequências de ressonância e as tensões de pull-in das estruturas antes de serem fabricadas. O módulo de elasticidade do alumínio extraído através da nanoindentação foi de 75,6 ± 4,1 GPa, e o do cobre extraída através da técnica de frequência de ressonância foi de 123 ± 12 GPa. A tensão residual do cobre foi extraída através da técnica de medição do raio de curvatura e foi de -199±105 MPa. O trabalho está vinculado ao projeto Jovem Pesquisador FAPESP (2011/18167-3). / The approach of this work is linked to the development of microelectromechanical systems (MEMS) for RF in the frequency range of millimeter waves. Within this context, the Group of New Materials and Devices (GNMD) of the Laboratory of Microelectronics (LME) of the Polytechnic School of the University of São Paulo (EPUSP) has already manufactured RF MEMS which have had very promising results. However, to obtain better results, it is necessary the electromechanical optimization of these devices through the extraction of their mechanical properties. Thus, this work has the objective of developing a methodology for the extraction of the Young\'s modulus and residual stress in MEMS, through the simulation and fabrication of specific microstructures for this purpose. The techniques of nanoindentation, resonance frequency, radius of curvature and M-TEST were studied. The fabricated microstructures were cantilevers and bridges in aluminum and copper materials. Simulations were performed in the ANSYS software to predict the resonance frequencies and the pull-in voltages of the structures before they were fabricated. The Young\'s modulus of aluminum extracted through nanoindentation was 75,6 ± 4,1 GPa, the resonance frequency of copper extracted by the technique of the same name was 123 ± 12 GPa and the residual stress of copper was extracted through the technique of measuring the radius of curvature and was -199±105 MPa. The work is linked to the project Jovem Pesquisador from FAPESP (2011/18167-3).

Modelos bioenergéticos de dois, três e quatro parâmetros podem ser usados para prescrever a velocidade crítica (VC) sendo que o último modelo melhor descreve a relação entre velocidade (v) e tempo de exaustão (tlim) em nadadores. O objetivo do presente estudo foi verificar as respostas metabólicas ao se nadar em intensidade equivalente à VC4par até exaustão e verificar a validade de predizê-la somente por meio de um teste de 400 m em nado crawl (T400). Para tal, esta pesquisa foi desenvolvida em duas etapas: na primeira, oito nadadores e quatro nadadoras classificados entre os oito melhores em suas provas no último Campeonato Brasileiro Juvenil de Natação (15,6 ± 0,9 anos, 63,0 ± 7,2 kg, 174,9 ± 8,3 cm de estatura, 180,7 ± 10,4 cm de envergadura, 280,2 ± 17,6 s nos 400 m nado crawl = 78,7 ± 3,3 % do recorde mundial para a prova em piscina de 25 m) realizaram testes máximos de 50, 100, 200, 400, 800 e 1500 m em ordem randomizada e com 24 h de intervalo para calcular a VC4par. Na segunda etapa, consumo de oxigênio (VO2), concentração de lactato sanguíneo ([La]), frequência cardíaca (FC) e esforço percebido (EP, escala de Borg de 6-15) foram mensurados no repouso, após o aquecimento, à cada 10 min e na exaustão em um teste retangular com velocidade controlada com duração máxima de 60 min correspondente à VC4par. Resultados: os nadadores suportaram nadar à 100% da VC4par entre 13 e 62 min. O VO2 se estabiliza a partir de, aproximadamente 10 min de teste, não atingindo seu valor máximo antes da exaustão (63,2 ± 10,5% do VO2max). [La] comportase entre uma faixa de estabilização a aumentos sem estabilização (7,2 ± 1,8 mmol·l-1 na exaustão). FC no momento exaustão situou-se em 93,0 ± 4,9da FCmax. EP aumenta sem estabilizar-se (18,3 ± 1,7 na exaustão). A relação entre a VC4par e a VN do T400 (V400) em nadadores de nível nacional é obtida pela equação VC4par = (0,9252 * V400) – 0,01. Conclusão: A VC4par situa-se no domínio de intensidade muito pesado, próxima ao limite inferior do mesmo e pode ser prescrita pelo T400. / Two, three and four bioenergetic parameter models can be used to prescribe the critical velocity (VC). The four-parameter model best describes the relationship between velocity (v) and time to exhaustion (tlim) in swimmers. The aim of this study was to determine the metabolic responses when swimming in intensity equivalent to VC4par until exhaustion and verify the validity of predicting it only through a test on 400 m front crawl (T400). To this end, this research was conducted in two stages: stage one, eight male swimmers and four female swimmers ranked among the top eight in their events at the last Brazilian Youth Swimming Championship (15.6 ± 0.9 years, 63.0 ± 7,2 kg, 174.9 ± 8.3 cm in height, 180.7 ± 10.4 cm of arm span, 280.2 ± 17.6 s in the 400 m freestyle = 78.7 ± 3.3% of world record short course) conducted maximum efforts of 50, 100, 200, 400, 800 and 1500 m in randomized order and with 24 hours of interval for calculating the VC4par. In the second stage, oxygen consumption (VO2), blood lactate concentration ([La]), heart rate (FC) and perceived exertion (EP, Borg scale 6-15) were measured at rest, after warm up, every 10 min and at exhaustion during a rectangular test with controlled speed, with a maximum duration of 60 min at 100%VC4par. Results: swimmers supported between 13 and 62 min at 100%VC4par. At this intensity VO2 stabilizes from approximately 10 minutes of testing, not reaching its maximum value before the exhaustion (10.5 ± 63.2 %VO2max). [La] behaves within the range of stabilization increases without stabilization (7.2 ± 1.8 mmol · l-1 in the exhaustion). FC at exhaustion stood at 93.0 ± 4.9% FCmax. EP increases without stabilizing (18.3 ± 1.7 in the exhaustion). The relationship between VC4par and the swimming velocity of the T400 (V400) in swimmers of national level can be obtained by equation VC4par = (0.9252 * V400) - 0.01. Conclusion: VC4par lies to the very heavy intensity domain, near the lower limit, and can be prescribed by the T400.

Modelos bioenergéticos de dois, três e quatro parâmetros podem ser usados para prescrever a velocidade crítica (VC) sendo que o último modelo melhor descreve a relação entre velocidade (v) e tempo de exaustão (tlim) em nadadores. O objetivo do presente estudo foi verificar as respostas metabólicas ao se nadar em intensidade equivalente à VC4par até exaustão e verificar a validade de predizê-la somente por meio de um teste de 400 m em nado crawl (T400). Para tal, esta pesquisa foi desenvolvida em duas etapas: na primeira, oito nadadores e quatro nadadoras classificados entre os oito melhores em suas provas no último Campeonato Brasileiro Juvenil de Natação (15,6 ± 0,9 anos, 63,0 ± 7,2 kg, 174,9 ± 8,3 cm de estatura, 180,7 ± 10,4 cm de envergadura, 280,2 ± 17,6 s nos 400 m nado crawl = 78,7 ± 3,3 % do recorde mundial para a prova em piscina de 25 m) realizaram testes máximos de 50, 100, 200, 400, 800 e 1500 m em ordem randomizada e com 24 h de intervalo para calcular a VC4par. Na segunda etapa, consumo de oxigênio (VO2), concentração de lactato sanguíneo ([La]), frequência cardíaca (FC) e esforço percebido (EP, escala de Borg de 6-15) foram mensurados no repouso, após o aquecimento, à cada 10 min e na exaustão em um teste retangular com velocidade controlada com duração máxima de 60 min correspondente à VC4par. Resultados: os nadadores suportaram nadar à 100% da VC4par entre 13 e 62 min. O VO2 se estabiliza a partir de, aproximadamente 10 min de teste, não atingindo seu valor máximo antes da exaustão (63,2 ± 10,5% do VO2max). [La] comportase entre uma faixa de estabilização a aumentos sem estabilização (7,2 ± 1,8 mmol·l-1 na exaustão). FC no momento exaustão situou-se em 93,0 ± 4,9da FCmax. EP aumenta sem estabilizar-se (18,3 ± 1,7 na exaustão). A relação entre a VC4par e a VN do T400 (V400) em nadadores de nível nacional é obtida pela equação VC4par = (0,9252 * V400) – 0,01. Conclusão: A VC4par situa-se no domínio de intensidade muito pesado, próxima ao limite inferior do mesmo e pode ser prescrita pelo T400. / Two, three and four bioenergetic parameter models can be used to prescribe the critical velocity (VC). The four-parameter model best describes the relationship between velocity (v) and time to exhaustion (tlim) in swimmers. The aim of this study was to determine the metabolic responses when swimming in intensity equivalent to VC4par until exhaustion and verify the validity of predicting it only through a test on 400 m front crawl (T400). To this end, this research was conducted in two stages: stage one, eight male swimmers and four female swimmers ranked among the top eight in their events at the last Brazilian Youth Swimming Championship (15.6 ± 0.9 years, 63.0 ± 7,2 kg, 174.9 ± 8.3 cm in height, 180.7 ± 10.4 cm of arm span, 280.2 ± 17.6 s in the 400 m freestyle = 78.7 ± 3.3% of world record short course) conducted maximum efforts of 50, 100, 200, 400, 800 and 1500 m in randomized order and with 24 hours of interval for calculating the VC4par. In the second stage, oxygen consumption (VO2), blood lactate concentration ([La]), heart rate (FC) and perceived exertion (EP, Borg scale 6-15) were measured at rest, after warm up, every 10 min and at exhaustion during a rectangular test with controlled speed, with a maximum duration of 60 min at 100%VC4par. Results: swimmers supported between 13 and 62 min at 100%VC4par. At this intensity VO2 stabilizes from approximately 10 minutes of testing, not reaching its maximum value before the exhaustion (10.5 ± 63.2 %VO2max). [La] behaves within the range of stabilization increases without stabilization (7.2 ± 1.8 mmol · l-1 in the exhaustion). FC at exhaustion stood at 93.0 ± 4.9% FCmax. EP increases without stabilizing (18.3 ± 1.7 in the exhaustion). The relationship between VC4par and the swimming velocity of the T400 (V400) in swimmers of national level can be obtained by equation VC4par = (0.9252 * V400) - 0.01. Conclusion: VC4par lies to the very heavy intensity domain, near the lower limit, and can be prescribed by the T400.

Modelos bioenergéticos de dois, três e quatro parâmetros podem ser usados para prescrever a velocidade crítica (VC) sendo que o último modelo melhor descreve a relação entre velocidade (v) e tempo de exaustão (tlim) em nadadores. O objetivo do presente estudo foi verificar as respostas metabólicas ao se nadar em intensidade equivalente à VC4par até exaustão e verificar a validade de predizê-la somente por meio de um teste de 400 m em nado crawl (T400). Para tal, esta pesquisa foi desenvolvida em duas etapas: na primeira, oito nadadores e quatro nadadoras classificados entre os oito melhores em suas provas no último Campeonato Brasileiro Juvenil de Natação (15,6 ± 0,9 anos, 63,0 ± 7,2 kg, 174,9 ± 8,3 cm de estatura, 180,7 ± 10,4 cm de envergadura, 280,2 ± 17,6 s nos 400 m nado crawl = 78,7 ± 3,3 % do recorde mundial para a prova em piscina de 25 m) realizaram testes máximos de 50, 100, 200, 400, 800 e 1500 m em ordem randomizada e com 24 h de intervalo para calcular a VC4par. Na segunda etapa, consumo de oxigênio (VO2), concentração de lactato sanguíneo ([La]), frequência cardíaca (FC) e esforço percebido (EP, escala de Borg de 6-15) foram mensurados no repouso, após o aquecimento, à cada 10 min e na exaustão em um teste retangular com velocidade controlada com duração máxima de 60 min correspondente à VC4par. Resultados: os nadadores suportaram nadar à 100% da VC4par entre 13 e 62 min. O VO2 se estabiliza a partir de, aproximadamente 10 min de teste, não atingindo seu valor máximo antes da exaustão (63,2 ± 10,5% do VO2max). [La] comportase entre uma faixa de estabilização a aumentos sem estabilização (7,2 ± 1,8 mmol·l-1 na exaustão). FC no momento exaustão situou-se em 93,0 ± 4,9da FCmax. EP aumenta sem estabilizar-se (18,3 ± 1,7 na exaustão). A relação entre a VC4par e a VN do T400 (V400) em nadadores de nível nacional é obtida pela equação VC4par = (0,9252 * V400) – 0,01. Conclusão: A VC4par situa-se no domínio de intensidade muito pesado, próxima ao limite inferior do mesmo e pode ser prescrita pelo T400. / Two, three and four bioenergetic parameter models can be used to prescribe the critical velocity (VC). The four-parameter model best describes the relationship between velocity (v) and time to exhaustion (tlim) in swimmers. The aim of this study was to determine the metabolic responses when swimming in intensity equivalent to VC4par until exhaustion and verify the validity of predicting it only through a test on 400 m front crawl (T400). To this end, this research was conducted in two stages: stage one, eight male swimmers and four female swimmers ranked among the top eight in their events at the last Brazilian Youth Swimming Championship (15.6 ± 0.9 years, 63.0 ± 7,2 kg, 174.9 ± 8.3 cm in height, 180.7 ± 10.4 cm of arm span, 280.2 ± 17.6 s in the 400 m freestyle = 78.7 ± 3.3% of world record short course) conducted maximum efforts of 50, 100, 200, 400, 800 and 1500 m in randomized order and with 24 hours of interval for calculating the VC4par. In the second stage, oxygen consumption (VO2), blood lactate concentration ([La]), heart rate (FC) and perceived exertion (EP, Borg scale 6-15) were measured at rest, after warm up, every 10 min and at exhaustion during a rectangular test with controlled speed, with a maximum duration of 60 min at 100%VC4par. Results: swimmers supported between 13 and 62 min at 100%VC4par. At this intensity VO2 stabilizes from approximately 10 minutes of testing, not reaching its maximum value before the exhaustion (10.5 ± 63.2 %VO2max). [La] behaves within the range of stabilization increases without stabilization (7.2 ± 1.8 mmol · l-1 in the exhaustion). FC at exhaustion stood at 93.0 ± 4.9% FCmax. EP increases without stabilizing (18.3 ± 1.7 in the exhaustion). The relationship between VC4par and the swimming velocity of the T400 (V400) in swimmers of national level can be obtained by equation VC4par = (0.9252 * V400) - 0.01. Conclusion: VC4par lies to the very heavy intensity domain, near the lower limit, and can be prescribed by the T400.