Нідерландські інженери створили найменший тепловий двигун - Наука - dt.ua

Нідерландські інженери створили найменший тепловий двигун

17 січня, 2011, 22:38 Роздрукувати

Інженери нідерландської компанії NXP Semiconductors презентували найменший зі створених до цього часу теплових двигунів

 

До презентації новинки найменшим об'ємом теплового двигуна, робоче тіло якого було рідиною або газом, уважали 107 мкм3. Подальші спроби зменшити розмір зазнавали невдачі. Знаючи про цю проблему, нідерландські фахівці прийняли рішення застосувати принципово іншу схему. Цей варіант пристрою зроблений з кристалічного кремнію та є твердотілим.

Функціонування надмініатюрного теплового двигуна засноване на п'єзорезистивному ефекті - опір зразка змінюється під впливом прикладеного механічного напруження. Автори розробки описують структуру пристрою як три елементи, з'єднані між собою: масивна пластина розміром 12,5 × 60,0 × 1,5 мкм3 і два блоки, що виступають, довжиною 800 нм. Ширина однієї балки становить 3 мкм, а другої - 280 нм; обсяг вузької - «робочої» - становить, таким чином, менше половини кубічного мікрометра. Обидві балки закріплені горизонтально, а вільний кінець пластини знаходиться в підвішеному стані.

 Для запуску двигуна необхідно пустити через балку постійний струм, сила якого трохи перевищує 1 мА. Результатом такого старту стає рух пластини вгору й униз. Це відбувається через деформування «робочої» балки, зміною її опору й температури. Якщо вона стискається (кінець пластини переміщається вгору), її опір досягає максимуму, а з ним зростає й температура, що забезпечує резистивне нагрівання. У результаті балка збільшується в розмірах, її опір і температура зменшуються, а пластина зсовується вниз. Охолодження знову викликає зміну розмірів, і цикл повторюється; в експериментах автори домоглися коливального руху з частотою близько 1,25 МГц.

 «Якщо розглядати тільки обсяг «робочої» балки, наш тепловий двигун буде наймініатюрнішим, - говорить один з учасників дослідження Пітер Стеенекен. - Але якщо резонатор уважати частиною двигуна, пристрій, напевно, втратить можливість називатися найменшим у світі».

На думку Стеенекена, пристрій можна застосовувати як чутливий датчик. Це можливо оскільки частота осциляцій залежить від маси пластини. При оберненні його термодинамічного циклу він також може служити «холодильником».

За матеріалами Nature Physics

Ми повідомляємо тільки дійсно важливі новини. Долучайся до Telegram-каналу DT.UA
Помітили помилку?
Будь ласка, позначте її мишкою і натисніть Ctrl+Enter
Додати коментар
Залишилось символів: 2000
Авторизуйтеся, щоб мати можливість коментувати матеріали
Усього коментарів: 0
Випуск №1288, 28 березня-3 квітня Архів номерів | Зміст номеру < >