актуатор


актуатор
Термин
актуатор
Термин на английском
actuator
Синонимы
исполнительное устройство, актюатор
Аббревиатуры
Связанные термины
"умные" материалы, биологические моторы, биомедицинские микроэлектромеханические системы, ДНК, клетка, лаборатория на чипе, микроэлектромеханические системы, многофункциональные наночастицы в медицине, олигонуклеотид
Определение
Исполнительное устройство или его активный элемент, преобразующий один из видов энергии (электрической, магнитной, тепловой, химической) в другую (чаще всего - в механическую), что приводит к выполнению определенного действия, заданного управляющим сигналом.
Описание

Слово «актуатор» происходит от английского термина actuator – устройство или элемент какого-либо устройства, который может «действовать». Как правило, когда говорят об актуаторах, речь идет о механическом действии – например, о линейном перемещении или вращении. В микро- и наносистемах вместо электромагнитного принципа преобразования энергии, используемого повсеместно в макроэлектронике, часто используют пьезоэлектрический или электростатический эффекты.

К простейшим типам электрических актуаторов относятся электростатические устройства на основе плоскопараллельных конденсаторов. Тепловые актуаторы обычно создают, используя эффекты теплового расширения или деформации контакта двух материалов (часто – пары металл-диэлектрик) с разной величиной коэффициента линейного теплового расширения. Разогрев элементов производят, пропуская через них электрический ток или нагревая окружающую среду. Такие актуаторы могут развивать достаточно большие усилия, однако эффективность использования энергии в них весьма мала. И обычно не превышает 0,1%.

Химическое управление актуаторами может осуществляться при помощи изменения состава окружающей среды, ее кислотности и других факторов, в частности, света. В качестве специфической разновидности химических наноактуаторов можно рассматривать так называемые биологические молекулярные моторы. Примером такого мотора может быть фермент эндонуклеаза рестрикции EcoR124I. Это крошечное устройство способно выталкивать и втягивать стержень диаметром 2 нанометра, сделанный из молекулы ДНК, со скоростью почти 190 нанометров в секунду, а общее перемещение может достигать 3-х микрометров. Вместо «нанобатарейки» такой молекулярный мотор использует молекулы АТФ (АТФ - аденозин 5'-трифосфат) – источник энергии, используемый живыми клетками. Чтобы «включить» такой «мотор», нужно «впрыснуть» порцию молекул АТФ.

Другой молекулярный мотор - ATФ-синтетаза, предназначенный для синтеза или гидролиза молекул АТФ, а также для переноса протонов (Н+)через мембрану клетки. По эффективности работы и развиваемой силе АТФ-синтетаза существенно превосходит все известные в природе молекулярные моторы. Типичная сила, продуцируемая такой молекулярной турбиной, составляет около 1 пкН, а мощность – порядка 1 аВт (1·10-18). Существует множество других наноактуаторов, созданных на основе биологических молекул, полимеров, кремния и других материалов.

Авторы
  • Гудилин Евгений Алексеевич, д.х.н.
  • Шляхтин Олег Александрович, к.х.н.
Ссылки
  1. K?hler M., Fritzsche W. Nanotechnology: An Introduction to Nanostructuring Techniques. - Weinheim: Wiley-VCH, 2004 - 272 pp.
  2. Fennimore A.M., Yuzvinsky T.D., Wei-Qiang Han et al. Rotational actuators based on carbon nanotubes // Nature. - № 424, 2003 - P. 408-410
  3. Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 368 с.
  4. Наноэлектромеханические системы / Сайт "Нанометр". URL: http://www.nanometer.ru/2008/12/21/nems_54998.html (дата обращения 22.10.2009)
  5. Cornelius T. Handbook Techniques and Applications Design Methods; Fabrication Techniques; Manufacturing Methods; Sensors and Actuators; Medical Applications. - Springer, 2007 - 1350 p.
  6. Poole C.P., Owens F.J. Introduction to Nanotechnology. - New Jersey: Wiley-interscience, 2003 - 388 p.
  7. Микроэлектромеханические системы / Сайт "Нанометр" http://www.nanometer.ru/2008/12/18/nanoazbuka_54965.html (дата обращения 22.10.2009)
Иллюстрации
Наноактуатор-мотор. Вверху приведена схема, а внизу – реальное

Наноактуатор-мотор. Вверху приведена схема, а внизу – реальное изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа. Вращающаяся часть, называемая ротором, – крошечная золотая пластинка размером около 250 нм, которая закреплена на оси – углеродной нанотрубке. Вокруг ротора расположено три электрода – два по бокам и один снизу. Подавая на электроды переменное электрическое напряжение с амплитудой около 5 В, можно заставить наномотор вращаться.


Источник: Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 368 с.
Один из биологических моторов (АТФ-синтетаза).

Один из биологических моторов (АТФ-синтетаза).


Источник: Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 368 с.

Теги
МЭМС НЭМС
Разделы
Молекулярные моторы
Микро(нано)электромеханические системы (MEMS/NEMS)
Микромеханические системы, наноприводы, наноманипуляторы
Бионанотехнологии, биофункциональные наноматериалы и наноразмерные биомолекулярные устройства
Системная интеграция нано/микро/макро структур, наноэлектромеханические системы, манипуляторы и актуаторы, нанотехнологии в робототехнике
Молекулярная электроника и устройства на ее основе

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано. 2010.

Смотреть что такое "актуатор" в других словарях:

  • Актуатор — …   Википедия

  • Исполнительное устройство, Актуатор — Трёхмерная модель исполнительного устройства, построенная на основе теории эластичности. Исполнительное устройство, актуатор, актюатор  в кибернетике подсистема, передающая воздействие с управляющего устройства на объект управления. Часто… …   Википедия

  • Пневматический актуатор — Поворотный пневмоцилиндр. Пневматический привод (пневмопривод) силовое устройство, преобразующее энергию (обычно сжатого воздуха) в движение. В зависимости от характера воздействия на рабочий орган это движение может быть вращательным или… …   Википедия

  • Центральный замок — система централизованной блокировки замков, которая позволяет одновременно закрыть или открыть все двери автомобиля. Система может иметь дистанционное управление и относится к разряду вспомогательных систем автомобиля. Содержание 1 Функции 2… …   Википедия

  • лаборатория на чипе — Термин лаборатория на чипе Термин на английском lab on a chip Синонимы микросистемы полного анализа, micro total analysis systems Аббревиатуры LOC, µTAS Связанные термины актуатор, биологические моторы, биомедицинские микроэлектромеханические… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • микроэлектромеханические системы — Термин микроэлектромеханические системы Термин на английском Micro electro mechanical systems Синонимы Microelectromechanical systems, Micromachines (Japan), Micro Systems – MST (Europe) Аббревиатуры МЭМС, MEMS Связанные термины актуатор,… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • многофункциональные наночастицы в медицине — Термин многофункциональные наночастицы в медицине Термин на английском multifunctional nanoparticles in medicine Синонимы наносомы, динамические наноплатформы Аббревиатуры Связанные термины "двуликие" частицы, абляция, актуатор,… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • олигонуклеотид — Термин олигонуклеотид Термин на английском oligonucleotide Синонимы Аббревиатуры Связанные термины актуатор, биологические нанообъекты, биосенсор, генная инженерия, геном, ДНК, ДНК зонд, ДНК микрочип, РНК, многофункциональные наночастицы в… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • "умные" материалы — Термин "умные" материалы Термин на английском smart materials Синонимы Аббревиатуры Связанные термины "умные" композиты, актуатор, наночастица, сканирующая зондовая микроскопия, пьезоэффект, магнитная жидкость Определение… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • биологические моторы — Термин биологические моторы Термин на английском biological motors Синонимы моторные белки, биологические наномоторы, молекулярные моторы, motor proteins, molecular motors Аббревиатуры Связанные термины актуатор, белки, биологические нанообъекты …   Энциклопедический словарь нанотехнологий


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.