Привод магнита для соединения модулей переконфигурируемой конструкции.




 

Рис. Привод – тяга из СПФ (SMA) охлажден (cooled), что противодействует отталкиванию полюсов магнита, соединяющих две детали самонастраивающейся конструкции.

 

 

Рис. Привод – проволочная тяга из СПФ (SMA) нагрет, что не препятствует отталкиванию полюсов магнита, соединяющих две детали самонастраивающейся конструкции.

 

Рис. Пружина из СПФ для привода гриппера. (a) Lateral view. It shows the configuration of the unit-cells used to generate linear motion. (b) A 3D model of the linear actuator. (c) A prototype composed by 4 of the elements shown in (b).

(a) Lateral view of the rotational actuator. (b)3D model. (c) Prototype.

Lateral views (a) and (b) shows the configuration of the actuator before and after expansion. A 3D model and a prototype are shown in (c) and (d)

 

Оригами робот. Робот-оригами состоит из 32-х складывающихся поверхностей, позволяющих ему перейти к двум формам, заимствованным у бумажного кораблика и самолетика. Складывание обеспечивают приводы (А и В), расположенные как на верхней, так и на нижней поверхностях. Места сгибов оснащаются гибкими сочленениями (С и D) и кремниевыми склейками (E и F).

 

 

 


 

Рис. Управление тактильной поверхности консольными клавишами – дискретами из СПФ (SMA).

 

Мембрана (Diaphragm) из сплава «Нитинол» (NiTi) позволяет реализовать насос. Нагревание электрическим током стимулирует фазовый переход «мартенсит – аустенит», в результате которого мембрана сжимается и преодолевает нажим пружины (Bias Spring). В камере под мембраной давление падает, обеспечивая втягивание определенного объема жидкости или газа. При охлаждении материал мембраны совершает обратный переход «аустенит - мартенсит» и под действием пружины опускается, выталкивая часть объема жидкости или газа в другое отверстие. Для нагревания достаточно тока 0,5 А при напряжении 1 В.

 

Рис. Схема работы насоса с мембраной из СПФ (клапаны не показаны).

 

Консоль из сплава с памятью формы. Микрозеркала применяются в коммутаторах и модуляторах света беспроводных систем связи, в процессе проведения лазерных операций нанотехнологии.

В коммуникационных системах удобно использовать консольный термопривод из сплава с памятью формы (СПФ). Микрозеркало выполняется из материала проводника для нагревания консоли, например, алюминия или серебра.

 

 

Рис. Микрозеркало, коммутируемое термоприводом из СПФ.

 

. Изменение температуры может инициировать фазовый переход, например, в сплавах с памятью формы (СПФ) это переход мартенсит - аустенит. Консоль из СПФ может быть использована как привод или выключатель с дистанционным управлением тепловым лучом.

 

 

Рис. Изменение конфигурации консоли из СПФ при охлаждении (cooling) и нагревании (heating).

 

 

Тепловая энергия способствует реализации эффекта «псевдоэластичности » для плотного соединения деталей без дополнительных материалов между ними. На первом этапе детали придают на 4% большие размеры при низкой температуре. Реализуется фазовый переход: сдвоенный мартенсит à несдвоенный мартенсит). Кинетической упругости недостаточно для приведения формы (внутренней структуры) к адекватной для существующих условий. В результате нагревания – дополнительной энергии - размеры уменьшаются до нормы. Реализуется фазовый переход: несдвоенный мартенсит à сдвоенный мартенсит. Это так называемый «псевдоупругий» (“pseudoelastic”) эффект. Сплавы с псевдоупругим эффектом применяются

- в качестве соединителей металлических труб (SMA-fit),

- для крепления разъемов и плат электронных модулей,

- в качестве медицинских имплантантов для соединения мест переломов костей.

 

В медицине:

Перчатки, применяемые в процессе реабилитации и предназначенные для реактивации групп активных мышц с функциональной недостаточностью. Могут быть использованы в межзапястных, локтевых, плечевых, голеностопных и коленных суставах.

Противозачаточные спиральки, которые после введения приобретают функциональную форму под воздействием температуры тела.

Фильтры для введения в сосуды кровеносной системы. Вводятся в виде прямой проволоки с помощью катетера, после чего они приобретают форму фильтров, имеющих заданную локацию.

Зажимы для защемления слабых вен.

Искусственные мышцы, которые приводятся в действие электрическим током.

Крепежные штифты, предназначенные для фиксации протезов на костях.

Искусственное удлинительное приспособление для так называемых растущих протезов у детей.

Замещение хрящей головки бедренной кости. Заменяющий материал становится самозажимным под действием сферической формы (головки бедренной кости).

Стержни для коррекции позвоночника при сколиозе.

Временные зажимные фиксирующие элементы при имплантации искусственного хрусталика.

Оправа для очков. В нижней части, где стекла крепятся проволокой. Пластиковые линзы не выскальзывают при охлаждении. Оправа не растягивается при протирке линз и длительном использовании. Используется эффект сверхупругости.

Ортопедические импланты.

Проволока (ортодонтическая дуга) для исправления зубного ряда.

Имплантаты дентальные (самофиксация расходящихся элементов в кости).

 

 

Рис. СПФ инструмент для прецизионных операций.

 

Фирма «Фокусу Боро», Япония использует никелид титана в приводных устройствах самописцев. Входной сигнал самописца преобразуется в электрический ток, которым нагревается проволока из никелида титана. За счет удлинения и сокращения проволоки приводится в движение перо самописца. С 1972 года изготовлено несколько миллионов таких узлов (данные на конец XX века). Так как механизм привода очень прост, поломки случаются крайне редко.

Электронная кухонная плита конвекционного типа. Для переключения вентиляции при микроволновом нагреве и нагреве циркуляционным горячим воздухом используется датчик из никелида титана. Чувствительный клапан комнатного кондиционера. Регулирует направление ветра в продувочном отверстии кондиционера, предназначенного для охлаждения и отопления.

Кофеварка. Определение температуры кипения, а также для включения-выключения клапанов и переключателей. Электромагнитный кухонный комбайн. Нагрев производится вихревыми токами, возникающими на дне кастрюли под действием магнитных силовых полей. Чтобы не обжечься, появляется сигнал, который приводится в действие элементом в виде катушки из никелида титана.

Электронная сушилка-хранилище. Приводит в движение заслонки при регенерации обезвоживающего вещества.

Изготовление разнообразного зажимного инструмента.

Герметизация корпусов микросхем.

Высокая эффективность превращения работы в тепло при мартенситных превращениях (в никелиде титана) предполагает использование таких материалов не только как высокодемпфирующих, но и в качестве рабочего тела холодильников и тепловых насосов.

Свойство сверхупругости используется для создания высокоэффективных пружин и аккумуляторов механической энергии.

Также используется «эффект памяти» в изготовлении ювелирных изделий. Например, украшение в виде цветка. При надевании его на шею на цепочке, лепестки цветка, прислоняясь к телу раскрываются, обнажая спрятанный внутри драгоценный камень.

 

СПФ - Тепловая сигнализация:

Пожарная сигнализация.

Противопожарные заслонки.

Сигнальные устройства для ванн.

Сетевой предохранитель (защита электрических цепей).

Устройство автоматического открывания-закрывания окон в теплицах.

Бойлерные баки тепловой регенерации.

Пепельница с автоматическим стряхиванием пепла.

Электронный контактор.

Система для предотвращения выхлопа газов, содержащих пары топлива (в автомобилях).

Устройство для удаления тепла из радиатора.

Устройство для включения противотуманных фар.

Регулятор температуры в инкубаторе.

Ёмкость для мытья теплой водой.

Регулирующие клапаны охлаждающих и нагревательных устройств, тепловых машин.

 

Искусственные мышцы.

 

 

Рис. Приводы руки робота.

 

Энергия для работы мышц живых существ получается за счет химических реакций в организме. Энергия используется очень эффективно, в отличие от электрических, гидравлических или пьезоприводов, которым нужны к тому же кабели или трубопроводы.

Вместо белков, обеспечивающих сокращение мускулов, можно использовать сплавы с памятью формы (никель и титан, которые покрыты платиновым катализатором. На поверхность сплава подают метанол, который окисляется кислородом воздуха с образованием углекислого газа и воды. Выделяемая при этом энергия нагревает сплав и заставляет его изгибаться определенным образом. Устройство может развивать усилия, в 500 раз превышающее те, что способны создать мускулы человека.

 

Соединяя пластинки из двух материалов с разными температурами мартенситного превращения, можно создать двигатель, который будет работать при попеременном изменении температур этих пластин.два материала с эффектом памяти формы и изготовили из них масштабные макеты двухслойного балочного микропривода для зонда сканирующего микроскопа.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-30 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: