Motor med en diameter på fem millimeter drives direkte med lys

Forskere ved Det Fysiske Fakultet ved Universitetet i Warszawa, sammen med kolleger fra Polen og Kina brugte flydende krystal elastomerteknologi til at demonstrere en roterende mikromotor drevet med lys. Ringen med en diameter på 5 millimeter, drevet og styret af en laserstråle, kan rotere og udføre arbejde, f.eks. ved at dreje et andet element installeret på samme akse.

Rotationsbevægelse i naturen er meget sjælden, samtidig med allestedsnærværende i vores civilisation. Mens vi kan bygge en række roterende motorer, de består normalt af mange elementer, og det gør deres miniaturisering vanskelig. Imidlertid, der er en gruppe materialer, der muliggør konstruktion af små, bevægelige og/eller mobile enheder - flydende krystal elastomerer (LCE'er). Forskning i disse materialer fokuserer hovedsageligt på design af LCE-former og dets ændring ved laserbelysning (f.eks. krympning, bøjning).

Flydende krystal elastomerer er smarte materialer, der kan udvise makroskopiske, hurtig, reversibel formændring under forskellige stimuli, inklusiv belysning med synligt lys. De kan fremstilles i forskellige former i mikro- og millimeterskalaen og, ved molekylær orienteringsteknik, de kan udføre komplekse aktiveringsmåder.

Forsker fra University of Warszawa med kolleger fra Institut for Matematiske Videnskaber ved Xi'an Jiaotong-Liverpool University i Suzhou, Kina; Institut for Anvendt Fysik ved Military University of Technology i Warszawa; og Center for polymerer og kulstofmaterialer ved det polske videnskabsakademi i Zabrze, Polen, har nu udviklet en mikromotor, der roterer takket være den bevægende deformation af det bløde materiale, forårsaget af laserstrålen og dens interaktion med jorden. Hoveddelen - rotoren - er en 5 millimeter ring. Passende design af orienteringen af ​​elastomermolekylerne giver stabil ydeevne af mikromotoren eller kan øge rotationshastigheden.

"På trods af lav hastighed, omkring en omdrejning i minuttet, vores motor giver os mulighed for at se på mikromekanikken i intelligente bløde materialer fra et andet perspektiv og giver stof til eftertanke, når det kommer til deres potentielle brug, " siger Dr. Klaudia Dradrach fra Photonic Nanostructure Facility. Motordesignet er inspireret af ring piezoelektriske motorer, ofte fundet i autofokusmekanismer af fotografiske linser. Bidraget fra videnskabsmænd fra det polske videnskabsakademi i Zabrze og Military University of Technology var afgørende for udviklingen af ​​metoden til reproducerbar fremstilling af LCE-miniaturekomponenter. Især unge forskere deltog i undersøgelsen, herunder Mikolaj Rogoz og Przemyslaw Grabowski, Ph.D. studerende fra fakultetet for fysik ved universitetet i Warszawa.

Forskere, der tidligere har demonstreret en letdrevet sneglerobot, der bevæger sig som dens naturlige slægtninge, mener, at nye intelligente materialer kombineret med avancerede fremstillingsmetoder vil give dem mulighed for at bygge yderligere miniaturekomponenter og drev.