Розроблено мікродвигун внутрішнього згоряння абсолютно нового типу
Міжнародна група, до складу якої увійшли дослідники з Німеччини, Нідерландів та Росії, розробила принципово новий тип микродвигателя, який працює за рахунок реакції окиснення, горіння, водню. У роботі, опублікованій у виданні Scientific Reports, дослідники пояснюють принципи дії нового микродвигателя внутрішнього згоряння і змальовують перспективи застосування їх розробки, яка може бути використана при створенні майбутніх мікромашин і складних механічно-електричних мікросистем.
Останнім часом спостерігається все зростаюча тенденція до мініатюризації пристроїв різного роду, від електроніки до крихітних мікро - та наносистем. Багато з таких микромеханизмов для своєї роботи вимагають наявності маленького, але досить потужного двигуна. На жаль, область створення подібних двигунів не встигає за швидким розвитком інших областей, а існуючі двигуни, що працюють за рахунок використання статичного електричного заряду не в змозі забезпечити потрібний рівень потужності.
Виходом зі сформованої ситуації може стати використання традиційних двигунів внутрішнього згоряння, але, на жаль, у цій справі теж не все зовсім просто, чим менше габарити такого двигуна, тим нижче його ефективність, тому для створення микродвигателей внутрішнього згорання необхідно використовувати зовсім інші принципи, ніж принципи роботи двигунів, які перебувають під капотом кожного автомобіля.
Конструкція нового микродвигателя надзвичайно проста. Уявіть собі крихітну камеру, однією із сторін якої є гнучка мембрана. Порожнину камери заповнена солоною водою, крізь яку проходять мініатюрні електричні провідники, електроди. Після того, як на ці електроди подається відповідний електричний потенціал, починає йти процес електролізу, розщеплює воду на водень і кисень. Коли тиск у камері досягає близько 3.5 атмосфер, гнучка мембрана, яка виконує функцію поршня двигуна, вигинається назовні на відстань 1.4 мікрона. Потім електричний потенціал знімається, тиск у камері падає і мембрана повертається у вихідне стан.
Найцікавішим є те, що повернення мембрани до вихідного стану відбувається набагато швидше, ніж це повинно бути згідно з проведеними попередніми розрахунками. Вчені вважають, що це відбувається з-за того, що атомарний водень самозаймається в кисневій середовищі, згорає і знову перетворюється на воду. На жаль, в даний час у вчених немає можливості перевірити те, що відбувається всередині камери двигуна і їм доводиться задовольнятися лише припущеннями.
Новий мікродвигун має габаритні розміри 100 на 100 і на 5 мікрон. Його конструкція складається з кремнієвої підкладки, в яку поміщена гнучка мембрана, на поверхні якої виготовлені електроди з збагаченого азотом кремнію і платини. Незважаючи на такі малі розміри, новий мікродвигун має досить високу потужність, якої цілком вистачить для виробництва роботи з перекачування рідини або для приведення в дію рухового механізму практично будь-якого мікропристрою.