Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Tworzywo na prąd

Recommended Posts

Jednym z problemów, jakie muszą rozwiązać konstruktorzy precyzyjnych mechanizmów, jest sposób poruszania drobnymi elementami. Jednak mimo postępującej miniaturyzacji, praca mikromechaników może wkrótce stać się znacznie łatwiejsza. Tak przynajmniej obiecuje firma Artificial Muscle, która pracowała sztuczne mięśnie dla maszyn.


Produkt kalifornijskiego przedsiębiorstwa został wykonany z elastomerów o zmiennych właściwościach fizycznych. Materiał opracowany przez Amerykanów nosi nazwę EPAM (ang. Electroactive Polymer Artificial Muscle) i zmienia swą twardość pod wpływem przyłożonego napięcia. Jeśli dodatkowo go ściśniemy za pomocą sprężyny, zmiana napięcia spowoduje ruch ”mięśnia”. W obecnie dostępnych urządzeniach, element wykonawczy o wielkości niemal centymetra ma zakres ruchu wynoszący zaledwie 0,35 mm. Choć to niewiele, wystarczy do poruszania elementami aparatu cyfrowego: według przedstawicieli Artificial Muscle, ich technologia nadaje się już do stabilizacji matrycy, regulacji przysłony, ostrości i zoomu, a nawet wyzwalania migawki.


Zalety sztucznych mięśni wydają się oczywiste: łączą one prostotę budowy z szybką i bezszelestną pracą. Ponadto nie pobierają wiele mocy (mniej niż 100 mW), mają dokładność rzędu 0,005 mm i są bardzo wytrzymałe – mogą pracować w temperaturach od -40 do 85 stopni Celsjusza, natomiast ich żywotność wynosi 300 tysięcy cykli roboczych. A kiedy znajdziemy ten wynalazek w naszych telefonach komórkowych i cyfrówkach? Amerykanie milczą...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Grupa naukowców z University of Illinois informuje na łamach Smart Materials and Structures o stworzeniu sztucznego mięśnia, zdolnego do podniesienia ciężaru o masie do 12 600 razy większej niż jego własna masa. To jednak nie wszystko. Zbudowany z gumy siloksanowej wzmocnionej włóknem węglowym mięsień jest w stanie wytrzymać naprężenia mechaniczne do 60 MPa i wykonać pracę właściwą do 758 J/kg. To 18-krotnie więcej niż jakikolwiek znany mięsień naturalny. Twórcy sztucznego mięśnia udowodnili, że włókno o średnicy 0,4 mm jest w stanie podnieść na wysokość 3,5 centymetra ciężar o wadze 1,9 kg. By to osiągnąć wystarczy włókno potraktować napięciem wynoszącym zaledwie 0,172 V/cm.
      Możliwości zastosowanie takiego lekkiego i taniego mięśnia są naprawdę bardzo szerokie i rozciągają się od robotyki poprzez protetykę i ortetykę po urządzenia wspomagające pracę człowieka, mówi Catrina Lamuta, jedna z autorek mięśnia. Model matematyczny, który wykorzystaliśmy w naszej pracy, to przydatne narzędzie do projektowania sztucznych mięśni. Pozwala on w pełni zrozumieć znaczenie wszystkich parametrów, które odgrywają rolę w mechanizmie ruchu, dodaje.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Canon poinformował o opracowaniu 120-megapikselowego czujnika APS-H. Nowe urządzenie pozwala na wykonywanie zdjęć o wymiarach 13280 x 9184 pikseli. Osiągi czujnika są imponujące. Zwykle tak gęste upakowanie elementów światłoczułych i przesyłanie tak olbrzymich informacji wiąże się z niemożnością szybkiego wykonywania zdjęć. Jednak Canon zapewnia, że czujnik umożliwia wykonanie 9,5 ujęcia na sekundę.
      Sto dwadzieścia megapikseli to ponadsiedmiokrotnie więcej niż mamy do dyspozycji w profesjonalnym aparacie EOS-1D.
      Opracowanie czujnika nie oznacza jednak, że szybko trafi on na rynek. Warto tutaj przypomnieć, że już w 2007 roku Canon zaprezentował 50-megapikselowy CMOS. Wciąż jednak nie pojawiły się aparaty, które by go wykorzystywały.
      Niewykluczone, że czujniki o tak wielkiej rozdzielczości nigdy nie pojawią się w ofercie dla klientów indywidualnych.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzięki pracom firmy InVisage użytkownicy telefonów komórkowych będą mogli wykonać lepsze fotografie niż dotychczas. Słaba jakość zdjęć wynika tutaj przede wszystkim z braku dobrej jakości soczewek, jednak częściową "winę" ponoszą też słabe czujniki.
      Wspomniana InVisage zaprezentowała  technologię QuantumFilm, dzięki której małe czujniki mogą przechwycić znacznie więcej światła niż dotychczas. Zakłada ona wykorzystanie kwantowych kropek - czyli niewielkich kryształów, które absorbują światło i emitują fotony lub elektrony - które stanowią pierwszą warstwę sensora. Kwantowe kropki przechwytują dwukrotnie więcej światła niż dotychczasowe układy i zamieniają je w dwukrotnie więcej impulsów elektrycznych. To z kolei wpłynie na poprawę jakości uzyskiwanego obrazu.
      We współczesnych aparatach cyfrowych czujniki zbudowane są z krzemu. Ma on do spełnienia dwie role: działa jako fotodetektor oraz zmienia światło w sygnał elektryczny. Część pracująca jako fotodetektor leży poniżej tranzystorów, ścieżek czy kolorowych filtrów. To powoduje, że do krzemu dociera tylko część światła. Próbuje się zaradzić temu problemowi stosując np. mikrosoczewki, jednak krzem sam w sobie nie jest dobrym materiałem do wykrywania światła i rejestruje mniej niż połowę padających nań fotonów.
      InVisage dodało płynną warstwę kropek kwantowych zawierających ołów i siarczek, którą umieszczono nad elektroniką i krzemem, ale poniżej filtra. Padające nań światło powoduje powstanie negatywnie naładowanego elektronu oraz pozytywnie naładowanej dziury. Przedstawiciele InVisage zapewniają, że kwantowe kropki absorbują niemal 100% światła. Następnie za pomocą pola elektrycznego elektrony są oddzielane od dziur i kierowane do obwodów, gdzie mierzony jest sygnał elektryczny.
      Specjaliści zwracają uwagę, że kluczową kwestią będą koszty produkcji czujników z warstwą kropek kwantowych. Muszą być one niewielkie, gdyż rynek telefonów komórkowych jest niezwykle wrażliwy na ceny. Pocieszający może być fakt, że kropki kwantowe są też w stanie filtrować różne długości fali świetlnej. Jeśli zatem nowa technologia się przyjmie, możliwa będzie rezygnacja z kolorowych filtrów, a więc obniżą się koszty produkcji.
      Pierwsze aparaty z kropkami kwantowymi mogą trafić na rynek pod koniec 2011 roku.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Już w grudniu rozpoczną prace pierwsze elementy teleskopu wyposażonego w aparaty fotograficzne o gigantycznej rozdzielczości 1,5 gigapiksela. W ramach projektu Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS) powstają cztery teleskopy, które z Hawajów będą śledziły asteroidy i inne zbliżające się do Ziemi obiekty.
      Dzięki olbrzymiej rozdzielczości aparatu, możliwe będzie zauważenie obiektów o średnicy zaledwie 300 metrów. Zespół urządzeń będzie trzy razy w miesiącu wykonywał zdjęcia całego nieba widocznego z Mount Haleakala na wyspie Maui. Dzięki niemu naukowcy chcą śledzić obiekty zagrażające naszej planecie.
      Każdy z aparatów korzysta z matrycy CCD wielkości aż 20 centymetrów kwadratowych. Największą ich zaletą jest fakt, iż każda komórka CCD jest sterowana z osobna tak, by redukowała zakłócenia powodowane przez atmosferę. To niezwykle przydatne narzędzie dla astronomów. Możliwość optycznych obserwacji kosmosu jest mocno ograniczona niekorzystnym oddziaływaniem atmosfery na uzyskiwane obrazy.

      Dzięki możliwości sterowania pojedynczymi komórkami CCD widzimy wyjątkowo ostry obraz. Każda z kamer wykorzystuje matrycę, na którą składają się 64x64 komórki CCD. Z kolei rozdzielczość każdej z komórek to 600x600 pikseli. Jak więc łatwo obliczyć, rozdzielczość aparatów wynosi dokładnie 1 474 560 000 pikseli.
      Istnieje oczywiście inny sposób na uzyskanie z Ziemi obrazów o bardzo dobrej rozdzielczości. Wielkie teleskopy Keck dają przecież obraz równie wyraźny jak Teleskop Hubble'a. Uzyskiwany jest on dzięki wykrywaniu aberracji w obrazie jasnej gwiazdy znajdującej się w pobliżu obserwowanego obiektu. Wykrywając te zakłócenia można przeprowadzić odpowiednie korekty, uwzględniające oddziaływanie atmosfery na uzyskiwany obraz. Problem jednak w tym, że aż w 99% obserwacji nie mamy w pobliżu obiektu żadnej gwiazdy referencyjnej. Specjaliści radzą sobie w ten sposób, że oświetlają górne warstwy atmosfery laserem, pobudzając do świecenia cienką warstwę atomów sodu, które pełnią rolę punktu odniesienia.
      Taki system sprawdza się jednak przy wielkich 10-metrowych teleskopach Keck. Znacznie mniejszy Pan-STARRS o średnicy zaledwie 1,8 metra będzie korzystał z wielokrotnie tańszych aparatów cyfrowych, a otrzymany obraz może być tak dobry jak uzyskiwany przez astronomów z Kecka.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pod koniec lat 90. doktor Eric Mazur z Uniwersytetu Harvarda na zlecenie Army Research Organization pracował nad reakcjami katalitycznymi przebiegającymi na powierzchniach metalowych. Miałem dość metali i martwiłem się, że granty się kończą. Bez większego zastanowienia zaproponowałem więc nowy kierunek badań. Nie wiem, dlaczego to zrobiłem - wspomina dzisiaj Mazur.
      W ramach nowych badań grupa Mazura zajęła się m.in. bombardowaniem powierzchni krzemowego plastra silnymi impulsami lasera w obecności sześciofluorku siarki. W efekcie uzyskano czarny krzem. Badania mikroskopem elektronowym wykazały, że na powierzchni krzemu pojawiła się bardzo gęsta struktura "trawy" zorientowanej prostopadle do plastra. W nauce najbardziej ekscytującym okrzykiem nie jest 'Eureka", ale 'Co?!' - mówi Michael Hawley z Cambridge. Naukowcy nie mieli pojęcia do czego może przydać się czarny krzem.
      Kolejne badania wykazały, że charakteryzuje się on nawet 500-krotnie większą czułością na światło niż konwencjonalne plastry krzemowe. Czarny krzem absorbuje dwukrotnie więcej światła widzialnego niż zwykły materiał, potrafi wykrywać też światło podczerwone. Nowy materiał znajdzie bardzo szerokie zastosowanie, od znacznie doskonalszych kamer i aparatów cyfrowych po wydajne ogniwa słoneczne. Większa czułość na światło oznacza lepszy obraz przy gorszych warunkach oświetleniowych. Właściwość ta przyda się np. w obrazowaniu medycznym, systemach laserowego namierzania, czujnikach optycznych. Możliwe będzie też zastosowanie czarnego krzemu w systemach telekomunikacyjnych.
      Powołano już firmę SiOnyx, która właśnie otrzymała od Uniwersytetu Harvarda licencję na czarny krzem. Jej zadaniem będzie komercjalizacja wynalazku. SiOnyx nie będzie samodzielnie zajmowało się produkcją urządzeń wykorzystujących czarny krzem. Będzie udzielał licencji na wynalazek wszystkim chętnym, a rynek sam znajdzie dla czarnego krzemu odpowiednie zastosowania.
      Historia doktora Mazura to, jak zauważają akademicy, najlepszy przykład tego, że trzymając się ściśle wytycznych założonych przez instytucję przyznającą grant można przegapić wiele okazji do opracowania interesujących technologii.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...