Создан микродвигатель, который на три порядка сильнее человеческой мышцы
В национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли создан микроактуатор на базе оксида ванадия с удельной мощностью 39 киловатт на килограмм. Такое соотношение мощности к собственной массе ставит его в один последовательность с самыми замечательными двигателями, когда-либо выстроенными человеком — меньше, чем основной двигатель космического корабля Space Shuttle (153 кВт/кг), но больше чем турбореактивный двигатель Боинга 777 (10 кВт/кг). В собственной «весовой категории» с новым микродвигателем смогут сравниться разве что микроактуаторы на базе углеродных нанотрубок, но их предельная угловая скорость в десять раз меньше.
Микродвигатель представляет собой узкую V-образную полосу-сэндвич из хрома и диоксида ванадия, скрученную в спираль длиной в десятые доли миллиметра. При пропускании электрического тока спираль пытается развернуться, причём происходит это с огромной скоростью и силой — угловая скорость достигает 200 000 оборотов в 60 секунд, амплитуда — от 500 до 2000 градусов на миллиметр длины.
На протяжении опытов учёные применяли микроактуатор в качестве катапульты — он смог отбросить объект в 50 раз тяжелее собственной массы на расстояние в 5 собственных длин. Актуатор весьма надёжен — по окончании миллиона сокращений никаких показателей деградации найти не удалось.
Принцип действия актуатора основан на фазовом переходе, что происходит в диоксиде ванадия при температуре 68 градусов Цельсия — он очень сильно уменьшается в одном измерении, возрастая двух вторых. Скорость для того чтобы перехода измеряется пикосекундами, а свойство создавать механическую работу на два порядка выше чем у пъезокерамики, и на три порядка выше чем у мышечных волокон. Не считая трансформации размеров, быстро изменяется и проводимость — ниже 68 градусов диоксид ванадия есть диэлектриком, а выше — проводником.
Сравнение с существующими типами двигателей
На микроуровне ванадиевый актуатор возможно использован для миниатюрных роботов, помимо этого он может функционировать, как сенсор приближения — в случае если к спирали, нагретой до температуры, легко превышающей температуру фазового перехода, приблизить объект комнатной температуры, она охладится, и случится обратный переход. В случае если придать актуатору соответствующую форму, он будет машинально отбрасывать через чур родные объекты и в один момент сигнализировать об этом повышением сопротивления. Нельзя исключать и применение микроактуатора как строительного блока для неестественных мышц роботов громадного размера.