Jedno z možných rozdělení

Mikroaktuátory

Zdroje a literatura Pokud není uvedeno jinak, tak obrázky jsou převzaté z knihy a přednášek Prof. Ing. Miroslava Hušáka, CSc. z ČVUT, kterému tímto velice děkuji. Miroslav Hušák, Mikrosenzory a mikroaktuátory, ISBN 978-80-200-1478-8

Uvedené rozdělení není absolutní, velmi často se lze setkat například s tímto rozdělením do šesti základních kategorií elektrické, magnetické, termické, optické, mechanickoakustické a chemicko-biologické. Lze se však setkat i s jinými způsoby rozdělení mikroaktuátorů.

Elektrické mikroaktuátory Elektrická metoda pohybu je založena na coulombovské přitažlivosti mezi dvěma nabitými tělesy. Elektrické mikroaktuátory zahrnují různé pohybové mechanismy. Elektrostatické pohyby využívají přitažlivé síly mezi různými náboji, aby způsobily deformaci nebo pohyb tělesa. Piezoelektrické pohyby na rozdíl od elektrostatických využívají změnu rozměrů piezoelektrických materiálů při přiloženém napětí důležité protože se netvoří el. a mag. pole v okolí vhodné pro přístroje

Magnetické mikroaktuátory Tyto mikroaktuátory jsou využívány elektromagnetickými mechanismy, jako např. elektromotory, magnetoelastickými a magnetrostričními mechanismy. Vlivem mag. pole se tedy mění rozměry.

Tepelné mikroaktuátory Využívají rozdílných koeficientů tepelné roztažnosti Také využívají paměťový efekt

Optické mikroaktuátory se rozdělují na přímé a nepřímé. Přímá optická metoda využívá světla, které reaguje s aktivní částí mikroaktuátoru a způsobuje pohyb. Nepřímé optické metody využívají tepelné účinky světla, schopnost generovat elektrický proud nebo změnu elektrického odporu ve fotocitlivých materiálech.

Mechanicko-akustické mikroaktuátory Do této skupiny se obvykle zařazují klasické mechanické a dále akustické mikroaktuátory. Jedná se o typické mikroaktuátory reprezentované v provedeních: Mechanické aktuátory mechanické metody používají jeden ze způsobů mechanického pohybu, například lineární pohyb využívají k vytvoření jiného typu mechanického pohybu (rotace). Mechanická pohybová ústrojí se velice často využívají v každodenním životě a zahrnují široké množství pohybových ústrojí, například vodovodní kohoutek, kde je rotační pohyb převeden na lineární pohyb, který způsobuje otevíraní a zavírání kohoutku. Mechanické metody pohybu také mohou využívat ke své činnosti pákové mechanismy a převodovky, pomocí kterých lze zesilovat slabé pohyby. V mikroaktuátorech se jedná o integrované provedení realizované na křemíkovém čipu (různé převodové mechanismy, páky apod.)

Mechanicko-akustické mikroaktuátory Akustické mikroaktuátory akustické metody využívají momentů pohybů, které mohou být generovány akustickými vlnami a mechanickými vibracemi v plynech nebo v pevných látkách. V těchto mikroaktuátorech je používán buď mechanický usměrňovač, který usměrňuje přesuny a způsobuje generování lineárního pohybu, nebo je akustická energie koncentrována a využita k vypařování kapalin, které při kondenzaci stanovují výstup kapalinové pumpy,

Chemicko-biologické mikroaktuátory Aktuátory, které využívají chemické reakce ke generování síly a pohybu, tvoří velkou část pohybových ústrojí většina mechanické energie, kterou biologické (živé) organismy vytvářejí, využívá chemických reakcí Motor automobilu je klasickým příkladem pracovního stroje využívajícího chemických reakci. Exploze je příkladem chemických aktuátorů používaných k vytvoření tlakových vln a velkých sil pomocí spontánní chem. Reakce. Zatím nepříliš využívané v mikroaktuátorech.

Chemicko-biologické mikroaktuátory Biologické např. svaly, obvykle zahrnují chemické komponenty, které jsou využívány k vytváření potřebné síly a potřebného pohybu. V těchto aktuátorech hraje roli únavový faktor, který je vztažen k rozsahu, ve kterém mohou být chemikálie znovu naplněny a pomocí produkce mohou být odstraněny nebo odloženy. Další výhodou biologických aktuátorů je možnost využití různého druhu činnosti nebo provedení, který je většinou vztažen k rozsahu a době trvání pohybu..

Lineární mikroaktuátory

Elektrostatické

S podélným pohybem

S příčným pohybem

Aktuátor s dielektrikem

Aktuátor s vodivou pohyblivou částí

Kombinavaný podélný a příčný pohyb

Mikromanipulátory - pinzety

Monolitický mikromanipulátor Přiložené napětí

Monolitický mikromanipulátor

Mikroposuv 1D

Mikroposuv 2D

Mikroventil - membránový

Fóliový mikroventil

Elektrostatické přepínače

MEMS přepínače

MEMS MW přepínače

MEMS pohyblivý klínový spínač

MEMS optické přepínače

MEMS optický přerušovač (posuvná clona)

MEMS přepínač pro optický vlnovos

MEMS přepínač pro optická vlákna

MEMS Přepínač 2 x 2 s horizontálním pohybem

Realizace

MEMS Přepínací optická matice s mikrozrcátky

Membránová mikropumpa

Mikroaktuátorové membránové systémy

Elektrostatické mikromotory

Lineární s hřebenovými elektrodami Comb-drive

Volně posuvní lineární elst. motor

Krokový lineární motor s velkou silou a přesností Síla až 40 un při 40 V mezi U1 a U2 Napřed připojíme napětí mezi U1 a Up, tím se nosník prohne a U2 přisune, pak napětí necháme jen na U2 a tím se U1 posune vpřed Rotor takto klouže po Si3N4 statorové části

Drhnoucí lineární motor Opět využívá tření mezi rotorem a statorem (pokrytým izolační vrstvou). Lze používat jako krokový motor s krokem min cca 25 nm Rotor pružný nosník tvaru L se po přivedení napětí přitiskne k substrátu a spodní část L nosníku se posune o dx vpřed. Po odpojení napětí se rotor odlepí a posune díky části L opřené (tření) o povrch statoru

Tepelné lineární aktuátory

Princip

Aktuátor

S tvarovou pamětí

Ventil idea

Konstrukce

Tepelné aktuátory s roztažností tekutin

https://cs.wikipedia.org/wiki/stirling%c5%afv_motor Stirlingův motor Existuje mnoho teoretických článků v oblasti nano scale, ale žádné zařízení. Zatím. Stirlingův motor je tepelný stroj pracující s cyklickým stlačováním a expanzí vzduchu nebo jiného pracovního plynu. Stlačováním při nízké teplotě pracovního plynu a expanzí při vysoké teplotě pracovního plynu probíhá transformace tepelné energie na mechanickou práci Jde o motor s uzavřeným oběhem, s regenerativním ohřevem a se stálou náplní pracovního plynu. Uzavřený pracovní cyklus je definován jako termodynamický systém, ve kterém se s okolím nevyměňuje pracovní plyn, ale jen tepelná energie. Výměna tepla s okolím probíhá přes tepelné výměníky ohřívače a chladiče. Regenerátor je tepelný výměník, který uschovává tepelnou energii v době mezi expanzí a kompresí pracovního plynu. Regenerátor odlišuje Stirlingův motor od ostatních horkovzdušných motorů.

Doplněk - rotační viz dále