Tokio Elm İnstitutu tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Prototip plastik ferroelektrik mühərrik (Sol: bucaqlı görünüş; Sağ: qatran rotorunu göstərmək üçün aşağı elektrodun çıxarılması ilə aşağı görünüş) Müəllif: Professor Suzushi Nishimura

Elektrik cərəyanı ilə hərəkət edən cisimlər haqqında eşidəndə əksəriyyətimiz “çəkmə qüvvəsi” təsəvvür edirik. Müsbət və mənfi yüklər bir-birini cəzb edərək cisimləri bir-birinə çəkir. Cisimləri hərəkətə gətirən bu cazibə qüvvəsinin – elektrostatik qüvvə kimi tanınan – olduğunu düşünmək təbiidir.

Lakin bu qüvvə çox güclü deyil və gündəlik həyatımızda böyük maşınları idarə etmək üçün uyğun olmayıb. Bu səbəbdən, əksər praktik mühərriklər fərqli bir mexanizmə əsaslanır. Məsələn, elektrik ventilyatorlarında və elektrik nəqliyyat vasitələrində olan mühərriklər hərəkət yaratmaq üçün birbaşa elektrik enerjisindən istifadə etmirlər. Bunun əvəzinə, onlar maqnit sahəsi yaratmaq üçün elektrik enerjisindən istifadə edirlər və sonra bu maqnit qüvvəsindən fırlanma üçün istifadə edirlər.

Yeni bir növ elektrik mayesi

Lakin 2017-ci ildə tədqiqatçılar elektrik gərginliyinə adi materiallardan daha güclü reaksiya verən bir maye kəşf etdilər. Bu material ferroelektrik maye adlanır. Bu mayedən istifadə edərək əvvəllər təhlükəli dərəcədə yüksək gərginlik tələb edən cihazlar daha aşağı gərginliklərdə işləyə bilər.

Əhəmiyyətli olan odur ki, elektrik enerjisinin yaratdığı qüvvə yalnız tətbiq olunan gərginlik istiqamətində cazibə qüvvəsi ilə məhdudlaşmır. Həmçinin həmin istiqamətə perpendikulyar təsir göstərən bir qüvvə də var – yanlara itələyici qüvvə. Ənənəvi materiallarda bu yanlara yönəlmiş qüvvə olduqca zəifdir və uzun müddətdir ki, istifadə üçün çox kiçik hesab olunur. Nəticədə, o, az diqqət cəlb edib.

Bu tədqiqatın ən əhəmiyyətli nailiyyəti, yan tərəfə yönəlmiş bu “maddənin təsirindən çox zəif” olan elektrostatik qüvvənin düzgün şərtlər altında təəccüblü dərəcədə güclü hala gələ biləcəyinin açıq eksperimental nümayişidir.

Yan elektrostatik qüvvələrin sınaqdan keçirilməsi

Xüsusi təyin olunmuş professor Suzuşi Nişimura və onun Tokio Elm İnstitutundakı (Science Tokyo) komandası ferroelektrik mayelərə diqqət yetirmiş və yan qüvvəni diqqətlə yenidən araşdırmışlar. Onlar mayeni bir neçə millimetr aralıda yerləşən iki elektrodun arasına yerləşdirmiş və gərginlik tətbiq etmişlər. Əsər Communications Engineering jurnalında dərc olunub .

Nəticə heyrətamiz idi: maye yanlara doğru itələndi və cazibə qüvvəsinə qarşı belə təxminən 10 santimetr hərəkət etdi. Eyni təcrübə adi mayelərlə aparıldıqda, bu hərəkət baş vermədi. Təsir yalnız ferroelektrik maye ilə özünü göstərdi.

Digər diqqətəlayiq tapıntı isə qüvvənin necə artdığı idi. Adi materiallarda gərginliyin artırılması asanlıqla qüvvənin böyük bir artmasına səbəb olmur. Bunun əksinə olaraq, ferroelektrik mayedə gərginliyin hətta kiçik bir artması belə qüvvənin mütənasib artmasına səbəb olur. Bu materialda elektrikin “işləmə” üsulu kökündən fərqlidir.

Ətraflı təhlillər aparan komanda, elektrik sahəsinin mayedəki molekulların nizamlı şəkildə düzülməsinə səbəb olduğunu və yanlara itələmə qüvvəsi yaratdığını aşkar etdi. Bu fikir yeni bir fikrə gətirib çıxardı: əgər bu qüvvə itələyə bilirsə, o, həmçinin fırlana bilərmi?

Maqnitsiz mühərriklər qurmaq

Bu prinsipə əsaslanaraq, komanda maqnit və ya metal rotor istifadə etməyən prototip mühərrik hazırladı. Təcrübələr mühərrikin həqiqətən də bu yeni qoşulmuş qüvvə ilə fırlana biləcəyini təsdiqlədi.

Bu kəşf mühərriklər və işə salma sistemləri haqqında düşüncə tərzimizi genişləndirir. Bugünkü elektromaqnit mühərrikləri maqnit və mis rulonlar tələb edir. Bunun əksinə olaraq, bu yeni prinsip maqnit və ya nadir torpaq metalları olmadan hərəkət yarada bilər. Resursların məhdud olduğu bir dünyada bu, böyük bir üstünlükdür.

Quruluş həmçinin daha sadə və yüngül ola bilər. Dönən hissə metaldan deyil, qatrandan hazırlana bildiyindən, cihazlar daha yüngülləşdirilə və daha tez reaksiya verə bilər. Bu, robototexnika, kompakt cihazlar və dəqiq sistemlərdə tətbiqlər üçün faydalıdır.

Bundan əlavə, bu mühərrik maqnit sahələrindən asılı olmadığı üçün tibbi avadanlıqların və ya məlumat saxlama cihazlarının içərisindəki kimi maqnit səs-küyünün problem olduğu mühitlər üçün uyğun ola bilər. Həmçinin, o, ənənəvi elektrostatik cihazlara nisbətən daha aşağı gərginliklərdə işləyir və bu da təkmilləşdirilmiş təhlükəsizlik və praktik potensial təklif edir.

“Təcrübələrimiz göstərdi ki, mühərrik rotorunun artıq metaldan hazırlanmasına ehtiyac yoxdur. Əvvəlcə buna inanmaq çətin səslənirdi. Lakin məlumatlara etibar edib tamamilə plastikdən hazırlanmış rotor qurduğumuz zaman o, həqiqətən də fırlanırdı”, – Tokio Elm İnstitutunun Materiallar və Kimya Texnologiyaları Məktəbinin xüsusi təyin olunmuş professoru Suzuşi Nişimura deyir.

“Maraqlıdır ki, bu qüvvə nəzəri olaraq 100 ildən çox əvvəl proqnozlaşdırılmışdı, lakin heç kim onu ​​birbaşa çılpaq gözlə müşahidə etməmişdi. Buna ilk şahid olmaq həqiqətən həyəcanverici bir an idi. Bu, tədqiqatçı olmağın ən böyük sevinclərindən biridir. Elm əyləncəlidir.”

Nəşr detalları

Tatsuhiro Tsukamoto və digərləri, Ferroelektrik mayelərdə böyük eninə Maksvel gərginliyi və yeni ferroelektrik mühərriklərin prototipləşdirilməsi, Rabitə Mühəndisliyi (2025). DOI: 10.1038/s44172-025-00530-2

Jurnal məlumatları: Rabitə Mühəndisliyi 

Əsas anlayışlar

Bioilhamlanmış yumşaq robotlarDartıla bilən bioelektronikaTokio Elm İnstitutu tərəfindən təmin edilir