В научно-исследовательском подразделении компании NXP Semiconductor создали необычную разработку. По словам исследователей, им удалось создать самый маленький из всех существующих тепловых двигателей.
Несмотря на то, что тепловые двигатели, то есть двигатели, преобразующие тепловую энергию в механическую, являются первыми двигателями, изобретенными человечеством, их уменьшение в размерах представляет собой нетривиальную инженерную проблему.
Исследователи компании создали двигатель с рабочим объемом всего в 0,34 кубических микрометра. Инженеры отмечают, что сложность организации и принцип эффективности теплового двигателя исходят из того, что эта установка не может быть маленькой в принципе.
Петер Стеенекен из NXP Semiconductors, говорит, что в новом микродвигателе вместо топлива, используемого для генерации тепла, используется электричество, которое также может его генерировать. А сам двигатель его уже преобразует в механическую энергию.
Базовая часть микродвигателя – это твердый кристалл кремния, имеющий ответвления с двух сторон. Когда переменный ток мощностью в 1,2 миллиампера подается на одно ответвление, то из-за естественного физического сопротивления материала, тот начинает разогреваться и происходит так называемая терминальная экспансия. В результате переменной среды электрического тока, сопротивление материала то растет, то снижается.
В итоге получается пьезорезистивный эффект, провоцирующий то нагрев материала, то его охлаждение. Данный эффект заставляет весь кремниевый кристалл пропускать электрические колебания на частоте 1,3 МГц, меняя температуру более миллиона раз в секунду.
“Ключ инновации в том, что мы здесь впервые использовали в полезном русле эффект разогрева кремния от электрического тока. Это позволило сделать нам из него рабочий инструмент”, – говорит Стеенекен. По словам специалиста, используя современные литографические методы, кремниевую основу можно сделать любой формы и размера, что в теории позволяет достичь еще меньших размеров.
Источник: cybersecurity