Microhydraulic致动器,比人类头发直径的三分之一,薄被证明是最强大的和有效的微型汽车
机械工程

环顾四周,你可能会看到一些运行在一个电动马达。强大的和有效的,他们让我们的世界移动,从电脑到冰箱在我们的汽车自动窗户。但这些品质恶化当这些汽车缩小尺寸小于一个立方厘米。

”在非常小的尺度上,你会得到一个加热器而不是汽车,”说Jakub Kedzierski,员工在麻省理工学院林肯实验室的威廉希尔中国注册化工、微系统,和纳米技术集团。今天,不存在电动机在microsizes是高效的和强大的。

这是一个问题,因为汽车需要在规模小型化系统运动——microgimbals可以指出激光一定程度超过数千公里的一小部分,微型无人机,可以挤进残骸找到幸存者,甚至可以通过人体消化道爬行机器人。

新型电动机称为microhydraulic致动器


帮助这样的电力系统,Kedzierski和他的团队正在制作一种新型电动机称为microhydraulic致动器。致动器移动的精度水平,效率,和权力还没有可能在微尺度。有一篇描述这项工作发表在2018年9月的问题“科学机器人”。

microhydraulic致动器使用了一种叫做电润湿实现运动。电润湿电子电压适用于水滴在固体表面扭曲液体的表面张力。

这扭曲力的致动器利用水滴内的致动器,和他们,整个传动装置。

”思考生命的一个窗口;重力扭曲它,向下移动,”Kedzierski说。”在这里,我们使用电压引起的失真,进而产生运动。””

致动器由两层构成。底层与电极的金属板上。这一层覆盖着一个介质,绝缘体时电场应用成了两极分化。

最上面一层是一层聚酰亚胺,一个强大的塑料,有浅渠道钻。许多水滴的渠道引导路径应用在两层之间,与电极保持一致。

水与氯化锂溶液预拌


推迟蒸发,水与氯化锂溶液预先混合,降低了水的蒸汽压,足以让micrometre-sized滴持续数月之久。

保持圆形液滴形状(层)之间,而不是压扁因其表面张力和相对较小的规模。

致动器来生活应用于电极电压时,虽然不是所有的他们。完成一个周期的每滴一次打开两个电极。

没有电压,一个水滴中立依赖于两个电极,1和2。但施加一个电压电极2和3,突然液滴变形,拉伸触摸活力电极3和拉的电极1。

这个水平力在一个液滴不足以移动驱动器。但是这个电压周期被一致地应用于电极在数组中的每一滴水,整个聚酰亚胺层滑到安抚活力电极下降的吸引力。

电压变成一个强大的工具


保持自行车的电压,和液滴继续走在电极和层继续下滑;关掉电压,和执行机构停止。电压,然后,成为一个强大的工具来精确控制执行机构的运动。

但是,致动器如何站起来反对其他类型的汽车?这两个指标来衡量性能功率密度,或电机产生的电量与它的重量,和效率,或浪费能源的措施。

最好的电动机的效率和功率密度的电动机是特斯拉型号S轿车。当团队测试microhydraulic致动器,他们发现他们身后的S型的功率密度(每公斤0.93千瓦)和效率输出在功率密度最大效率(60%)。他们普遍超过压电致动器和其他类型的各层。

致动器提高在更小的尺寸


”我们很兴奋,因为我们是基准的会议,我们仍在改善规模较小的尺寸,”Kedzierski说。致动器提高较小的尺寸,因为表面张力不变不管水滴大小,小水滴使更多滴挤压的空间和发挥他们的水平力致动器。

”功率密度只拍摄了。这就像一根绳子的力量并没有削弱,因为它变得更薄,”他补充道。

最新的致动器,一个逐渐接近模型年代,有48个微米之间液滴的分离。这个团队现在正萎缩下来到30微米。

他们的项目,规模,特斯拉型号S的致动器将匹配功率密度,而且,在15微米,eclipse。

扩展了致动器只是等式的一部分。另一方面团队正积极致力于3 d集成。

现在,一个执行机构是一个双层结构,比塑料袋和灵活的像一个太细。他们想栈用支架的致动器系统,可以在三维空间中移动。

模仿我们的身体肌肉矩阵


Kedzierski设想这样一个系统模仿我们的身体肌肉矩阵,网络让我们的肌肉达到瞬时的组织,强大,和灵活的运动。

十倍的肌肉,致动器是受肌肉在许多方面,从他们的灵活性和轻流体和固体组件组成。

就像肌肉是一个优秀的致动器在蚂蚁和大象的规模,这些microhydraulic致动器,同样的,可以产生强大的影响不仅在微尺度,但在宏。

”可以想象,”埃里克•Holihan表示组装和测试的执行机构,”这项技术被应用于外骨骼”,建立与执行机构工作栩栩如生的肌肉,配置到灵活的关节代替齿轮。

飞机机翼可以变身电气命令


电气命令,或者飞机机翼可以变身成千上万的致动器滑动过去彼此改变机翼的空气动力形式。

虽然他们的想象力是大量生产,团队在开发大型系统的执行机构面临着挑战。一个挑战是如何分配权力,体积。

并行工作的实验室正在开发微电池集成驱动器可以帮助解决这个问题。另一个挑战是如何打包蒸发致动器,这样就被消除了。

”可靠性和包装将继续占主导地位问题,我们的技术,直到我们演示一个解决方案,”Holihan说。”这是我们攻击在未来几个月。””

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环顾四周,你可能会看到一些运行在一个电动马达。强大的和有效的,他们让我们的世界移动,从电脑到冰箱在我们的汽车自动窗户。但这些品质恶化当这些汽车缩小……