Новости
Библиотека
Карта сайтов
Ссылки
О сайте

27.11.2014

Создан микродвигатель, который на три порядка сильнее человеческой мышцы

В национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли разработан микроактуатор на основе оксида ванадия с удельной мощностью 39 киловатт на килограмм. Такое соотношение мощности к собственной массе ставит его в один ряд с самыми мощными двигателями, когда-либо построенными человеком - меньше, чем главный двигатель космического корабля Space Shuttle (153 кВт/кг), но больше чем турбореактивный двигатель Боинга 777 (10 кВт/кг). В своей "весовой категории" с новым микродвигателем могут сравниться разве что микроактуаторы на основе углеродных нанотрубок, но их предельная угловая скорость на порядок меньше.

Создан микродвигатель, который на три порядка сильнее человеческой мышцы
Создан микродвигатель, который на три порядка сильнее человеческой мышцы

Микродвигатель представляет собой тонкую V-образную полоску-сэндвич из хрома и диоксида ванадия, скрученную в спираль длиной в десятые доли миллиметра. При пропускании электрического тока спираль стремится развернуться, причём происходит это с огромной скоростью и силой - угловая скорость достигает 200 000 оборотов в минуту, амплитуда - от 500 до 2000 градусов на миллиметр длины. В ходе экспериментов учёные использовали микроактуатор в качестве катапульты - он смог отбросить объект в 50 раз тяжелее собственной массы на расстояние в 5 собственных длин. Актуатор очень надёжен - после миллиона сокращений никаких признаков деградации обнаружить не удалось.

Принцип действия актуатора основан на фазовом переходе, который происходит в диоксиде ванадия при температуре 68 градусов Цельсия - он сильно сокращается в одном измерении, увеличиваясь двух других. Скорость такого перехода измеряется пикосекундами, а способность производить механическую работу на два порядка выше чем у пъезокерамики, и на три порядка выше чем у мышечных волокон. Кроме изменения размеров, резко меняется и проводимость - ниже 68 градусов диоксид ванадия является диэлектриком, а выше - проводником.

Сравнение с существующими типами двигателей
Сравнение с существующими типами двигателей

На микроуровне ванадиевый актуатор может быть использован для создания миниатюрных роботов, кроме того он может действовать, как сенсор приближения - если к спирали, нагретой до температуры, слегка превышающей температуру фазового перехода, приблизить объект комнатной температуры, она охладится, и произойдет обратный переход. Если придать актуатору соответствующую форму, он будет автоматически отбрасывать слишком близкие объекты и одновременно сигнализировать об этом увеличением сопротивления. Не исключено и использование микроактуатора как строительного блока для создания искусственных мышц роботов большого размера.


Источники:

  1. nanonewsnet.ru






Пользовательского поиска


Диски от INNOBI.RU



© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://roboticslib.ru/ "RoboticsLib.ru: Робототехника"