Κτίριο da Vinci Μηχανήματα στο μικροσκοπική κλίμακα - Πανεπιστήμιο της Γιούτα MEMS Έργα

από τον κ. Austin Welborn

Αφηρημένο

Leonardo da Vinci είναι γνωστή σε όλο τον κόσμο για τη δημιουργική μεγαλοφυΐα του. Μεταξύ των καινοτόμων τεχνικών σχεδίων του θα βρείτε τα σχέδια των μηχανικών φτερά, στρατιωτική πυροβολικού, ανατομικά σκίτσα, και πολλά άλλα. Πολλές από τις σημερινές τεχνολογίες βασίζονται σε πρωτότυπες ιδέες του Ντα Βίντσι, επειδή ήταν τόσο προχωρημένο εκείνη την εποχή, και ακόμη και ιδρύθηκε πολλές βασικές αρχές της μηχανικής μηχανή. Οι άνθρωποι σε όλη την ιστορία έχουν τιμήσει τα σχέδιά του με την οικοδόμηση σύγχρονων αντίγραφα με βάση τα τεχνικά σχέδια του. Ποιος καλύτερος τρόπος να τιμήσει da Vinci από ό, τι με την ενσωμάτωση ορισμένων από τα τεχνικά σχέδια του στην τεχνολογία κατασκευής του σήμερα; Το παρόν έγγραφο περιγράφει ένας άλλος τρόπος για την οικοδόμηση da Vinci μηχανές, με την επιπλέον όμως ειρωνεία να το πράξει στην μικροσκοπική κλίμακα. Η δική μας MEMS (Micro Electro Mechanical System) da Vinci chip έχει τρεις οικεία σχέδια, που μοιάζουν με μηχανικά ιδέες του Ντα Βίντσι: μηχανικό λιοντάρι, ο Άνθρωπος του Βιτρούβιου, και ένα φτερωτό μηχάνημα το οποίο είναι ένας συνδυασμός των δύο από τα οράματα του Ντα Βίντσι για το πέταγμα συσκευές. Στη συμπληρωματική προς το τσιπ da Vinci, έχουμε συμπεριλάβει τους ποικίλους μηχανισμούς που ενεργοποιούν κάθε ένα από τα σχέδια. Οι εν λόγω μηχανισμοί περιλαμβάνουν ηλεκτροστατική, θερμική ενεργοποιητές, και coulombic αποστροφή.

Εισαγωγή

Leonardo da Vinci θα μπορούσε να ωφεληθεί από σύγχρονα υλικά και τεχνικές κατασκευής. Πολλά από τα οράματα μηχανή του (ειδικά τα ιπτάμενα αυτά) ήταν καταδικασμένη από την αρχή λόγω των αναλογιών υλικό αντοχής προς πυκνότητα και την κυριαρχία της βαρύτητας. Θα θέλαμε να πιστεύουμε ότι da Vinci θα εγκρίνει τις προσπάθειες να φέρει τα σχέδιά του στη μικροκλίμακα, όπου η έκταση των συνεπειών αναλογία όγκου εξαλείψει σχεδόν βαρυτικές επιδράσεις, υπέρ των επιπτώσεων επιφάνεια, όπως είναι η επιβάρυνση επίδραση της επιφανειακής πυκνότητας που χρησιμοποιούμε για να πλεονέκτημα να φέρει μικροκλίμακα μηχανές του αυθόρμητα στη ζωή.

Κατά την προσπάθεια να δημιουργήσει κάποια μηχανικών σχέδια του Λεονάρντο ντα Βίντσι και φέρνοντας σε ορισμένες από εικονική σχέδιά του σε MEMS, πρέπει κανείς να καταλάβει πώς μηχανικό έργο συσκευές. Με αυτό το τσιπ, περιμέναμε ότι τα σχέδια που απαιτούνται για να παραμείνει ίδια με τα σχέδια του Ντα Βίντσι, αλλά εξακολουθεί να συμπεριλάβει δομές και τα στοιχεία που σχετίζονται με MEMS. Με αυτό τον τρόπο, chip έχει σχεδιαστεί με τρεις διαφορετικές βασικά συστατικά / φαινομένων. Αυτές περιλαμβάνουν θερμική ενεργοποιητές, η χρήση των coulombic άπωση μεταξύ των δομών MEMS, και ηλεκτροστατικής.

Τα τρία σχέδια περιλαμβάνουν μηχανικό λιοντάρι του Ντα Βίντσι, ο Άνθρωπος του Βιτρούβιου, και ένας συνδυασμός των φέρουν μηχανισμό και φτερά.

Τρία σχέδια MEMS

Το μηχανικό λιοντάρι (εικόνα 1), ο Άνθρωπος του Βιτρούβιου (εικόνα 2), και ένας συνδυασμός των φέρουν μηχανισμό (εικόνα 3) και φτερά (εικόνα 4) χρησιμοποιήθηκαν για να δημιουργήσουν τρεις πολύ διακριτικό σχέδια MEMS, των οποίων η τέχνη και η πολυπλοκότητα είναι ενεργοποιημένη από την πιο προηγμένη διαδικασία Μικρομηχανική επιφάνεια του κόσμου, η Σύνοδος Κορυφής ™ αρχιτεκτονική από Sandia National Labs.

Σχήμα 1

Σχήμα 2

Σχήμα 3

Σχήμα 4

Το MEMS μηχανικό λιοντάρι (εικόνα 5) χρησιμοποιεί ένα ειδικό 4-bar σύνδεση γίνεται από μια μανιβέλα rocker και μια μανιβέλα slider, το οποίο είναι η ίδια προσέγγιση που da Vinci χρησιμοποίησε για την αρχική μηχανικό λιοντάρι του. Αυτό επιτρέπει για το λιοντάρι να περπατήσει / τρέξει με τα 4 πόδια ταυτόχρονα. Το MEMS Βιτρούβιου άνδρα (εικόνα 6) χρησιμοποιεί 4 ζεστό-κρύο θερμική ενεργοποιητές στη σειρά για να καταστεί δυνατή η Βιτρούβιου άνδρα να εκτελέσει γρύλοι άλματος. Το MEMS ιπτάμενη μηχανή (εικόνα 7) χρησιμοποιεί το φτερά (εικόνα 4) και το πλαίσιο το σώμα του που φέρουν μηχανισμό (εικόνα 3) σε συνδυασμό. Φορτίστε άντλησης χρησιμοποιείται για να αυξήσει τα φτερά από την επιφάνεια του τσιπ αυθόρμητα όταν απαθανατίστηκε από το SEM. Υπάρχει επίσης μια γέφυρα εδάφους ακριβώς πάνω από τα δοκάρια που συνδέονται με τα φτερά για να επιτρέψει τα φτερά για την απαλλαγή κατά την επαφή με τη γέφυρα. Αυτό επιτρέπει στη συνέχεια τα φτερά για να πέσει πίσω κάτω στο chip και τη δημιουργία του coulombic απέχθεια για άλλη μια φορά να δημιουργήσει ένα «χτύπημα» κίνηση. Με τα τρία σχέδια, μπορεί κανείς να δει πώς συνδυάζουν δύο σχέδια του Ντα Βίντσι στη μικροκλίμακα δημιουργήσουν κάτι που δεν έχει ξαναδεί. Σας προσφέρουμε αυτό da Vinci φόρο τιμής με την ελπίδα ότι θα εμπνεύσει ακόμα περαιτέρω γενιές των μηχανικών.

Εικόνα 5

Σχήμα 6

Σχήμα 7

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org