მსოფლიოში ყველაზე პატარა და ყველაზე მძლავრი მიკროძრავების გამოფენა

პიეზოელექტრული ულტრაბგერითი ძრავებს აქვთ ორი მნიშვნელოვანი უპირატესობა, კერძოდ, მათი მაღალი ენერგიის სიმკვრივე და მათი მარტივი სტრუქტურა, რაც ორივე ხელს უწყობს მათ მინიატურიზაციას.ჩვენ ავაშენეთ მიკრო ულტრაბგერითი ძრავის პროტოტიპი სტატორის გამოყენებით, რომლის მოცულობა დაახლოებით ერთი კუბური მილიმეტრია.ჩვენმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ პროტოტიპის ძრავა წარმოქმნის ბრუნვას 10 μNm-ზე მეტს ერთი კუბური მილიმეტრიანი სტატორით.ეს ახალი ძრავა ახლა არის ყველაზე პატარა მიკრო ულტრაბგერითი ძრავა, რომელიც შემუშავებულია პრაქტიკული ბრუნვით.

მიკრო აქტივატორები საჭიროა მრავალი აპლიკაციისთვის, დაწყებული მობილური და ტარებადი მოწყობილობებიდან მინიმალური ინვაზიური სამედიცინო მოწყობილობებით დამთავრებული.თუმცა, მათ დამზადებასთან დაკავშირებულმა შეზღუდვებმა შეზღუდა მათი განლაგება ერთი მილიმეტრიანი მასშტაბით.ყველაზე გავრცელებული ელექტრომაგნიტური ძრავები მოითხოვს მრავალი რთული კომპონენტის მინიატურიზაციას, როგორიცაა ხვეულები, მაგნიტები და საკისრები, და ავლენენ ბრუნვის ძლიერ გაფანტვას სკალირების გამო.ელექტროსტატიკური ძრავები იძლევა შესანიშნავ მასშტაბურობას მიკროელექტრომექანიკური სისტემების (MEMS) ტექნოლოგიის გამოყენებით, მაგრამ მათმა სუსტმა მამოძრავებელმა ძალამ შეზღუდა მათი შემდგომი განვითარება.
სავარაუდოდ, პიეზოელექტრული ულტრაბგერითი ძრავები გახდებიან მაღალი ხარისხის მიკროძრავები მათი მაღალი ბრუნვის სიმკვრივისა და მარტივი კომპონენტების გამო.დღემდე მოხსენებული ყველაზე პატარა არსებული ულტრაბგერითი ძრავა აქვს მეტალის კომპონენტს დიამეტრით 0,25 მმ და სიგრძით 1 მმ.თუმცა, მისი მთლიანი ზომა, წინასწარ ჩატვირთვის მექანიზმის ჩათვლით, შეადგენს 2-3 მმ-ს, ხოლო ბრუნვის მნიშვნელობა ძალიან მცირეა (47 ნნმ) მრავალ აპლიკაციაში აქტივატორად გამოსაყენებლად.
ტომოაკი მაშიმო, ტოიოჰაშის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის მკვლევარი, ავითარებს მიკრო ულტრაბგერითი ძრავას ერთი კუბური მილიმეტრიანი სტატორით, როგორც ნაჩვენებია ნახატ 1-ში, და ის ასევე არის ერთ-ერთი ყველაზე პატარა ულტრაბგერითი ძრავა, რომელიც ოდესმე აშენდა.სტატორი, რომელიც შედგება მეტალის კუბისგან, რომელსაც აქვს ნახვრეტი და გვერდებზე მიმაგრებული ფირფიტა-პიეზოელექტრული ელემენტები, შეიძლება შემცირდეს სპეციალური დამუშავების ან აწყობის მეთოდების საჭიროების გარეშე.მიკრო ულტრაბგერითი ძრავის პროტოტიპმა მიაღწია პრაქტიკულ ბრუნვას 10 μNm (თუ საყრდენს აქვს 1 მმ რადიუსი, ძრავას შეუძლია აწიოს 1 გ წონა) და კუთხური სიჩქარე 3000 rpm დაახლოებით 70 Vp-p.ბრუნვის ეს მნიშვნელობა 200-ჯერ აღემატება არსებულ მიკროძრავებს და ძალიან პრაქტიკულია მცირე ობიექტების ბრუნვისთვის, როგორიცაა პატარა სენსორები და მექანიკური ნაწილები.