Разработан микроскопический тепловой двигатель

Источник: fotosearch.com

Авторы необычной разработки — инженеры нидерландской компании NXP Semiconductors. Известно, что минимальный объем теплового двигателя, работающего на жидком или газообразном топливе, может составлять примерно 107 мкм³. Дальнейшее уменьшение двигателя сопряжено с большими проблемами. Поэтому голландские специалисты решили пойти другим путем. Они создали твердотельный двигатель из кристаллического кремния. Он работает за счет проявления пьезорезистивного эффекта — изменения сопротивления материала в результате приложенного механического усилия. Устройство состоит из массивной пластины (размеры 12,5×60,0×1,5 мкм³) и двух выступающих балок (длина обеих — 800 нм, ширина — 3 мкм и 280 нм). Балки закреплены в горизонтальном положении, свободный конец пластины находится в подвешенном состоянии.

Для запуска двигателя через рабочую балку (шириной 280 нм) пропускается постоянный ток, сила которого лишь немного превышает 1 мА. В результате балка начинает сжиматься и разжиматься, а свободный конец пластины перемещается вверх и вниз. В начале работы балка сжимается — ее сопротивление достигает максимума, а с ним увеличивается и температура (резистивный нагрев). Конец пластины при этом поднимается. Затем нагрев балки вызывает увеличение ее объема и снижение сопротивления. Балка разжимается, остывает, а конец пластины смещается вниз. Охлаждение вновь вызывает уменьшение объема балки, и цикл работы устройства повторяется. Специалистам NXP удалось добиться, чтобы двигатель производил колебания с частотой 1,25 МГц. Авторы разработки уверены, что их миниатюрный двигатель может использоваться в качестве датчика — ведь частота колебательных движений зависит от массы пластины.