Логин:   Пароль:  

Соцсети



Ещё в разделе
Опрос

Как вам наш ресурс ?

Отлично
Хорошо
Удов.
Плохо


Результаты
Все опросы

Партнёры

Создан новый вид микроактюаторов

Совместными усилиями физиков Национальной лаборатории Беркли при Министерстве энергетики США и Университета Калифорнии создан эффективный микроактюатор, который работает так, как человеческие пальцы. Разработка спроектирована на основе оксидного материала
Автор: Роман Галиброда
Написал: halibroda Дата: 2013-01-30 00:44
Совместными усилиями физиков Национальной лаборатории Беркли при Министерстве энергетики США и Университета Калифорнии создан эффективный микроактюатор, который работает так, как человеческие пальцы. Разработка спроектирована на основе оксидного материала, имеет толщину меньше человеческого волоса и расширяется или сокращается при малейшем изменении температуры. Ученые надеются, что актюатор может найти широкое применение в области микрофлюидики в качестве транспортного средства для доставки лекарственных препаратов к тканям. В альтернативном варианте физики рассматривают свое детище как один из элементов, требуемых для создания искусственной мышечной массы. Как говорят сами исследователи, идея создания микроактюатора родилась совершенно случайно в тот момент, когда физики работали над другим проектом.


Как известно, диоксид ванадия — это вещество, характеризующееся сильной взаимной корреляцией между взаимодействующими электронами, то есть состояние каждого электрона в системе зависит от того, как ведет себя соседний электрон. Интересная особенность диоксида ванадия привлекает внимание ученых уже много лет. Дело в том, что веществу присущи два необычных фазовых перехода.

При повышении температуры диоксида ванадия до 67 градусов наблюдается потеря материалом свойств изолятора. При этом такой фазовый переход отмечается сокращением материала в одном измерении и его расширением по двум другим измерениям. По этому вопросу ученые всего мира не могли определить, является ли появление одного фазового перехода следствием возникновения другого. Также выдвигалось предположение, что оба явления возникают независимо друг от друга случайным образом при одинаковых температурах.

Расставить все по своим местам сумел Юнкяо Ву — сотрудник Лаборатории Беркли, Калифорнийского университета и куратор проекта. Физик выделил две независимые фазы состояния диоксида ванадия в виде монокристаллической миниатюрной нанопроволоки. Далее ученый продемонстрировал, как можно управлять каждым фазовым переходом по отдельности. Однако, во время экспериментов исследователи встретились с трудностями — нанопроволока стремилась отсоединиться от контакта электрода как раз в момент фазового перехода. Но тут же ученые решили использовать проблему во благо и попробовать применить сокращение образца в другой области.

Для эксперимента была задействована система из отдельно расположенных полосок из диоксида ванадия, покрытого слоем металлического хрома, который напылялся по методике PVD. Во время нагревания системы посредством электрического тока или лазерного импульса полоски сокращались, делая движение наподобие жеста пальцем. Юнкяо Ву отметил, что сокращения полосок диоксида ванадия поистине огромные. Актюатор в результате сокращений способен смещаться на расстояние в десятки микрон, что соответствует размерам самого образца. Такой результат, по словам исследователей, не показывают даже аналогичные пьезоэлектрические устройства.

Пьезоэлектрические актюаторы на сегодняшний день являются распространенными устройствами, но обладают существенным недостатком. Проблема заключается в том, что пьезоэлектрическим элементам необходим слишком большой заряд, при этом совершаемые отклонения нельзя назвать существенными. Юнкяо Ву считает, что их разработка может стать конкурентоспособной — ведь полоски из диоксида ванадия могут совершать куда большие колебания и потреблять значительно меньшее напряжение.

Ученые планируют, что изобретение сможет широко применяться для производства микроскопических насосов или мышц для микророботов. Актюаторы на основе диоксида ванадия обладают высокой эффективностью и имеют коэффициент подъемной силы в 3 раза больше, чем человеческая мышца. В качестве примера устройства уже попробовали интегрировать в конструкцию микроскопических роботов, которые созданы для работы в особо опасных условиях с высоким радиационным фоном.

В перспективе физики планируют начать работы по проектированию торсионных актюаторов. Такие устройства очень сложны с точки зрения механики, поскольку представляют собой сложные механизмы, состоящие из множества шестерен, ремней и валов. Понятно, что миниатюризировать такие агрегаты весьма сложно.

Посмотреть, как работает микроактюатор на основе диоксида ванадия, можно по этой ссылке



Похожие страницы :

Рейтинг:
Комментарии: (0)

Средняя оценка участников (от 1 до 10) : Пока не оценено   
Проголосовавших: 0
Пока комментариев нет
2006-2015г. © Научно-Образовательный портал "Вся Физика"
Копирование материалов с данного сайта разрешено, при условии наличия ссылки на ресурс "Вся Физика"
Страница создана за 0.056 секунды