Aktuátorok korszerű anyagai. Készítette: Tomozi György

Aktuátorok korszerű anyagai

Készítette: Tomozi György

Technológiai fejlődés iránya ●

●

●

Mikro – nanotechnológia –

egyre kisebb aktuátorok

–

egyre gyorsabb aktuátorok

–

nem feltétlenül villamos, hanem egyéb csatolás

Járműipar –

üzemanyag befecskendezés, elosztás

–

kényelmi szolgáltatások

Orvosi alkalmazások –

biokompatibilitás

–

méret Aktuátorok korszerű anyagai

2

Korszerű anyagok ●

Piezo elektromos anyagok (Ferroelektromos)

●

Magnetostrikció

●

Mágneses emlékező fémek (MSM)

●

Emlékező fémek (SMA)

●

Emlékező polimerek (SMP)

●

Mikrogömb kompozitok

●

Elektro aktív polimerek (EAP) Aktuátorok korszerű anyagai

3

Piezoelektromos anyagok ●

●

●

Természetes: Berlinit, kvarc, turmalin-ásványok Mesterséges: Ólom-titanát, Ólom-cinkronát-titanát, Lítiumniobát Alkalmazások: nagy feszültség (1-2kV), nagy energiasűrűség, szenzorok


4


Aktuátoros alkalmazások: –

Hangszóró

–

Piezo motorok


5


Aktuátoros alkalmazások: –

alagút mikroszkóp

–

Dízel motor befecskendezés

–

lineár aktuátor


6

Piezoelektromos anyagok Működési elv

●

Villamos térerősség hatására rendeződnek a kristályok - más méret

●

Nagy energia sűrűség

●

Nagy gyorsulás, dinamika


7

Piezoelektromos anyagok - Előállítás ●

●

●

Egykristályhúzás –

ólom-magnézium-niobát vagy ólom-titanát

–

alacsony hőmérséklet, ólom jelenléte

Vékonyfilm –

szórással

–

gőzőlt, egyéb

–

nagy hőmérséklet – feszültségek az anyagban

–

kompatibilitás a meglévő technológiákkal

Vastagfilm –

ragasztott rétegek – kis hőmérséklet Aktuátorok korszerű anyagai

8

Piezoelektromos félvezetők ●

Nagy a kiürített sáv mérete (3,4eV) –

●

● ●

vegyi hatásokkal, sugárzásokkal szembeni ellenálló képesség

magas hőmérséklettűrő képesség (180-300 fok) Alkalmazott anyagok: GaN, GaAs, ZnO ZnO specialitás: bonyolult nanostruktúra is kialakítható -> Bio-mechanika Aktuátorok korszerű anyagai

9

Piezoelektromos félvezetők


10

Magnetostriktív anyagok ●

Magnetostriktív aktuátor


11

Magnetostriktív anyagok ●

●

●

Kis térerősségre nagy alakváltozás 100Hz feletti frekvencia tartományban is Visszatérítés: rugó, 90 fokkal elforgatott mágneses mező


12

MSM előállítása ●

Egykristálynövesztés

●

1000 fokon homogenizálják (24h)

●

800 fokon feszültség mentesítik (20h)

●

Orientációt röntgennel állítják be

●

Legjobb anyag: Ni2MnGa

●

2 fajta kristálystruktúra


13

MSM anyagok


14

MSM aktuátorok ●

● ●

●

Tipikusan aktuátoros alkalmazás Légrés legyen kicsi kb. 300-500 kA/m-es térerősség (0,6T) Állandómágneses előfeszítés

Ha a sajátfrekvencián gerjesztjük -> még jobb hatásfok Aktuátorok korszerű anyagai 15 ●

MSM aktuátorok ●

Nagy frekvencián szkin hatás ->örvényáram -> lemezelni kell


16

MSM aktuátorok ● ●

●

Aktuátor válaszideje Max. sebesség 1,5m/ s Nagy méretváltozás -> nincs szükség áttételre


17

MSM aktuátorok ●

MSM hely az aktuátorok között


18

Mikrogömb kompozitok ●

● ●

●

Szénhidrogén töltet melegítéskor gázzá válik Tipikus átmérő: 10um 60-szor nagyobb végleges méret Irreverzibilis


19

Mikrogömb kompozitok ●

●

Műanyagipar – térfogat növelés, sűrűség csökkentés Egyszer használatos aktuátorok


20

Elektro-aktív polimer ● ●

●

Két csoport: elektromos, ionos Elektromos: száraz, feszültségre működik, dielektromos elasztomer, elektro-aktív polimer Ionos: alacsony feszültség, nedves környezet, dielektrikum, leggyakoribb


21

Elektro-aktív polimerek ●

Előny: alacsony feszültség, könnyű előállítás, biokompatibilis

●

Térfogatváltozás: oxidációval, redukcióval

●

Passzív szubsztrát réteg kell (arany)

●

Polypyrrolle, polyanilin

●

Elektrolit a kilépő ionok tárolására: sóoldat (NaCl), vér


22

Elektro-aktív polimerek


23

Elektro-aktív polimerek


24

Elektro-aktív polimer


25

Aktuátorok korszerű anyagai. Készítette: Tomozi György

Recommend Documents