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年度科学:1997 年的科技

微型转子

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一旦你决定制造一个大型机器的微型版本,你很快就会陷入一系列新的问题之中。例如,工程师们一直在尝试制造微型马达,这些马达可以驱动像米粒大小的机器人。大型马达通过旋转的转子产生机械动力,转子的旋转取决于线圈中磁场的强度。但是,如何让像沙粒大小的马达的转子旋转呢?即使你设法在转子上缠绕电线,电线也必须非常细,以至于几乎无法导电。

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来自日本东京都市大学的Masahiro Ota 及其机械工程师团队想出了一个巧妙的解决方案:用激光轰击转子。他首先用铝制造了一个转子,其工作原理有点像河轮船的桨轮。它有四个叶片,每个叶片长四百分之一英寸,薄如纸片,并向上倾斜。当精确聚焦的激光束击中其中一个叶片的前表面时,它会变热并加热叶片前方的空气。空气膨胀,推动叶片并转动转子。

Ota 已经让他的转子每秒旋转 12 次,但他现在正在尝试在叶片的前后之间夹上绝缘材料,以最大限度地提高温差,这将使转子旋转得更快。Ota 说,前后两侧的温差越大,产生的压力差越大,旋转扭矩也越大。然后他想将转子缩小一千倍,缩小到大约细菌的大小,他预计这将需要大约三年时间。然后他将准备好弄清楚如何将马达嵌入到更大的机器中,该机器携带自己的微型激光器为其供电。

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