Голландцы построили микрометровый тепловой двигатель

Окрашенная фотография микроскопического двигателя. Амплитуда колебаний консоли — преувеличена для наглядности (иллюстрация P. G. Steeneken, et al.).

Тепловая машина с рабочим объемом всего 0,34 кубических микрометра, возможно, — самое маленькое в мире устройство, превращающее тепловую энергию в механическую. Любопытно, рабочее тело в данном аппарате — это кремний.

Исследователи из компании NXP Semiconductors вырезали из кристалла кремния подвижную деталь, соединённую с остальной схемой двумя тонкими балками. Когда на одну из них поступает постоянный ток в 1,2 миллиампера, та нагревается и от тепла расширяется, сдвигая в сторону всю консоль (резонирующую массу).

Но вследствие пьезорезистивного эффекта, как только балка-двигатель расширяется, сопротивление её падает, как и омический нагрев. Балка охлаждается и снова сокращается. Так консоль приходит в колебательное движение при подаче постоянного тока. «Поскольку размеры кристалла малы, частота этих колебаний велика — 1,3 мегагерца», — информирует PhysOrg.com.

Снимок двигателя (внизу) и его основные части, а также схема подключения питания (иллюстрация P. G. Steeneken, et al.).

Авторы крошечной машины объясняют, что она относится к тепловым, хотя в роли поставщика энергии и выступает электричество. Но ток сначала обращается в тепло, а уже оно — в механическую работу.

Выбор в роли рабочего тела кремния (вместо привычных для тепловых двигателей газов или жидкостей) — не только необычен, но и перспективен. Столь крохотные кремниевые движки можно изготавливать так же, как микросхемы, и заставлять их приводить в движение какие-либо микромеханические устройства. (Подробности работы можно найти в статье в Nature Physics.)



Солнечное авто обновило официальный рекорд скорости

17 января 2011

Создана самая маленькая в мире таблица Менделеева

22 декабря 2010

Рельсовая пушка ВМС США поставила рекорд

13 декабря 2010

Британцы установили рекорд пересечения Антарктики

10 декабря 2010

На рынок выходят солнечные батареи с рекордным КПД

25 ноября 2010
  • Евгений Самченко  3 февраля, 22:18
    По сути нечто вроде кварцевого резонатора, как в радиопередатчиках. Но если там всё равно предполагается задействовать пьезомеханику, зачем умножать сущности, напирая на тепло? Шось я не пойняв. Вещь в себе? Или это для красоты физической картины процесса? В чём выигрыш или новое, недостижимое иными способами качество?
    ОтветитьНравится
  • Владимир Королёв  3 февраля, 23:16
    Ну в кварцевом резонаторе на входе ток и на выходе ток, а тут на входе ток, потом тепло, потом механическое движение. И размеры из нано диапазона. Думаю бритвой Оккама тут резать не стоит, применение абсолютно разное.
    ОтветитьНравится
  • Юрий Новиков  4 февраля, 09:59
    и все равно не ясно нафига тепло промеууточное — ну сделалаи бы микроспокпический элктрический звонок ток катушка магнитное поле движение движение А тут ток — тепло движение.

    Вообще где нибудь подоная схема вообще применяется в «реальных» макромашинах кроме плавких предохранителей и им подобных мшинок датчиков исполнительных механизмов регуляторов, а вот что в режиме рабочих колебаний?

    ОтветитьНравится
  • Олег Апарцев  4 февраля, 14:05
    Интересное решение для механического актюатора.
    Принципиальное новшество — отсутствие двухкомпонентных (например — биметалических) систем для осуществления движения. Предельная легкость исполнения в стадартной планарной кремниевой технологии.

    Электромагнитные движители при такой степени миниатюризации — технологически недостижимы.
    Прочие устройства, основанные на «фото- , электро- , магнито- стрикциях» — обладают малыми амплитудами и, как правило, слишком термозависимы.

    ОтветитьНравится
  • Леонид Яцко  4 февраля, 15:16
    Почему так много недовольных? Я уверен, что ему найдут применение, например в медицине, для создания искуственных органов, так как известно, что во всех органах есть микровибрации
    ОтветитьНравится
  • Владимир Королёв  4 февраля, 18:11
    Я уверен что подобные механизмы будут работать на нано уровне , запускать наномашины или что либо еще в таком масштабе.
    ОтветитьНравится