Nanoteknoloji ve Mechatronics'in Yakınlaştırılması

Mechatronics – mekanik, elektronik ve hesaplama sistemlerinin sorunsuz bir şekilde entegrasyonu – ilk mikrokontrolörler motor sürücülerinde yerleştirilmiştir.Bir ve yüz nanometre arasında ölçekler ile hareket eden dinamik sistemlerle, araştırmacılar ve üreticiler sadece bir miktar nanoteknoloji ve mechatronics fiziksel olarak imkansız olan performans özelliklerini ortadan kaldırırlar. Bu değişim, atomik enerji ayak uydurarak hassaslığı sağlar ve enerji depolama cihazları ile hareket eder.

Nanoscale Materials Reshaping Bitirme Tasarım

Miniaturized mechatronic bileşenlerinin kalbinde elektrik, termal ve mekanik özellikleri yalnızca nano ölçekli olarak ortaya çıkıyor. Bu malzemeler sadece yüksek ölçekli toplu davranışlarda değil; devrimci aygıt mimarisine olanak sağlayan yeni yetenekler ortaya koyarlar.

Karbon Nanotüpler ve Graphene

Karbon nanotüpler (CNTs) ve grafikene, çelikten yüzlerce kat daha fazla ağırlık veriyor.In sensör membranları entegre edildiğinde, grafiksel fikreler, minimum inertia ile olağanüstü sertlik sağlar. CNT-reinforced polimer kompozitler, mikro-gearların ısıtımı sabit olmayan hızları yüksek döndürmeye izin veriyor.In sensör membranları, grafiklerde kullanılan tek-atom kalınlığında kullanılan son derece hassastır.

Metal Oksit Nanopartiküller

Titanyum dioksit, çinko oksit ve tin oksit nanopartiküller yeni bir kemirezofajman gaz sensörleri, düşük sıcaklıklı işlemde yer alan kadar kompakttır. yüksek yüzeysel düğümler için hareket eden uygulamalar, ferromanya demir oksit nanopartiküller taşıyıcı formlarında askıya alındı.Bu duyarlılık, düşük sıcaklıklı akışlarla birlikte sıfır mikropiyonel pompalar için önemli ölçüde güç bütçeleri azaltımı sağlar.For actionuator applications, ferromanyak demir oksit nanopartiküller taşıyıcılar için sıfır dereceleri azaltılabilir.

Piezoelektrik Nanotels

Çinko oksit ve zirkonate nanoteller, kare santimetreden ölçülebilir gerilimler üretiyorlar.Onlar, robotik parmaklar için kendini güçlü bir tactile sensörleri olarak hizmet ederler, ölçtükleri titreşimlerden enerji hasat ederler.Bu, dikey olarak hizalanmış nanotel serisi, doğrudan onsuz büyüme ile entegre edilebilir. nano-parçacıklı bir şekilde, onları prodüktör devreleri için uygun hale getirir.

Nanosensors: Sensörlü Boundaries

Modern mechatronic sistemleri hem granular hem de anlık olarak sensörlü geri bildirim talep ediyor. Nanosensors hem önlerde hem de mekanik olarak üretilen nano-parçaklı bir deneyde, mikro-parçalı sistemlerde tipik bir nanosensor, bir nano-parçacıklı transistörler için işlevselleştirilmiş nano-parçacıklı nano-parçaplı sistemlerle birlikte, nano-parçacıklı bir optik sistemlerle birlikte, nano-parçaplama sistemleri, nano-parçaplı sistemlerde, nano-parçapırıklama mekanizması ile birlikte, nano-parçaplı bir şekilde analiz edilen nano-parçaplama mekanizması ile birlikte, nano-parçapırıklama sistemleri daha küçük bir araya getirir.

  • [FONT:0)Structural Health Watch:[Dönetici: Sürekli karbon nanotüplü sensörler, uçak kanatları ve rüzgar türbinlerinde sürekli olarak stres dağıtımlarını rapor eder.
  • [FONT:0)Chemical Tespit:[Dönetici:0) Tek bir grafikte bir chematorytor özel ligands ile işlevselleştirilmiş, erken aşama hastalığı tanısı için aşırı nefeste organik bileşikleri koklayabilir - kumdan daha büyük değildir.
  • [FONT:0)Magnetic Field Mapping: Nano-Hall sensörleri InSb kuantum iyilerinden yapılmış olan fotooTesla duyarlılığı, boru hatlarında mikroskoplar için tarama yapan yüzeysel olmayan test kafalarında kullanılır.

Yüksek Hızlı Görüntüleme için Nano-Optical Sensörler

Elektrik transdüksiyonunun ötesinde, nanofotok sensörleri, doku mühendisliği için kullanılan biyoreactorsiyomonik etkilerini algılamak için zoptik etkiler kullanmaktadır.Bu tür sensörler otomatik uyuşturucu taraması için entegre edilir, yüksek kod ve minimum numuneler gereklidir.

Nano-Actuators: Moleküler-Scale Motion

Optik sensörler bilgi toplarken, beyinli hafızalarda ve yüksek çözünürlükte nano-parçalı sistemlerde kullanılan nano-mekanik devrelerin temellerini oluşturur.

  • [FONT=0)Magnetic form Memory Nanocomposites: Ni-Mn-Ga nanopartiküller bir polimer matrisi ortamında manyetik alan altında, kablosuz mikro-pumps in Drug yamalar sağlar.
  • [FONT:0]Dielektrik Elastomererler: 20mikron-thick VR filmi, spreyli karbon nanotüp elektrotları ile, voltaj uygulandığında, minyatür kamera otofocus sistemlerindeki tunable lens olarak hareket eder.
  • [FONT=0) GB-Fast Anahtarları: [Döneticileri, 10 mikrosaniye altında fiber optik ağlarda ışık sinyalleri yeniden rotalar halinde, veri merkezleri elektronik şişeleri olmadan zirve yüklerini ele geçirebilmelerine yardımcı olur.

Elektrokintik Nano-Prouators for Flow Control

Mikrofluidic mechatronic sistemlerde, nanochannel dizileriyle elektromotik pompalar, nanochannel hacimlerinde basit akış oranları sağlar. Nanochannel kanallarında elektrik alanları uygulayarak, bu pompalar, taşınabilir kimyasal analiz platformları ile birlikte hareket eder ve taşınabilir kimyasal analiz platformları sağlar.

Nanoscale Electronics ve Signal Processing

Tümleşik sistemlerde, nanoteknoloji ile ilgili olarak, nano-parçalamalar, nano-parçalamalar ile ilgili olarak, nano-yeterli mantık kapıların, Moore'un Yasasını metronicchatronics (SETs) tarafından desteklenen, Coulomb ablukalarını kullanarak, nano-parçalı bir şekilde yeniden tasarlamaya olanak sağlayan, nano-parçacıklı bir şekilde ayarlanan mekaniksel devreler için daha yüksek çözünürlükte gösteren, nano-parçaklı sistemlerde bulunan elektriksel devreleri kullanarak yeniden tasarlamayı sağlar.

  • [FONT:0)Memristive Synaps:[Dönetici: Nanoscale titanyum dioksit memristors, ero iskeletler için gerçek zamanlı olarak yanlış kalıpları öğrenen sinaptik kontrol için sinaptik plastiktir.
  • [FONT:0)Energy Harvesting ICs:[Dönetici: [Dönetici: 1 ) Nanoyapılı termoelektrik jeneratörleri esnek substratlar üzerinde vücut ısısını, uygun mekatronik para için düzenlenmiş DC tedarikine dönüştürür.
  • [FONT:0]Wireless Power Alıcılar:[Dönetici:[Dönetici:0)Kapitsiz Güç Alıcıları:[Dönetici:0) On-çi nano-antennas olayı RF enerjisini iki metreden fazla mesafedeki mesafeye göre yeniden tanımlıyor, aküsüz sensör motes'i akıllı fabrikalarda sağlıyor.

3D Mechatronic Entegrasyon için Nano-Chips

Nano ölçekli çaplarla (TSV) aracılığıyla, işlemci, hafıza ve sensörün dikey yığınını, algılamayı ve işlem süresini azaltmak için, STMikroelektronik gibi şirketler, bakır nanopiller ile karma bağlarını benimsemiştir, böylece tek bir 5 mm3 paketinde tek bir şekilde işleme ve hareket etme sağlayan robotik eklemler için kompakt mechatronic kontrol birimleri etkinleştirir.

Nanoscale'de Enerji Depolama

Minik mekatronik bileşenler, yüksek enerji ve elektrik kesintileri ile silikonun içine sığabilecek faktörlere güvenemez - nanoteller, konezoksit nanoparçacıklar ve grafiklere sahip nanotüpler, yüksek çözünürlükte yüksek enerji depolama alanı sağlar.Bu, lityum-iyonel difüzyon mesafelerini azaltır, birkaç saat boyunca şarj eden piller sağlar.

  • [FONT:0]Solid-State İnce-Film Pilleri: LiPON elektrolit katmanları sadece bir mikron kalın, akıllı kontak lens mechatronics için şeffaf, ayarlanabilir güç kaynakları sağlar.
  • [FONT=0)Mikro-Fuel Hücreler: Nano-gözlü platin katalizörleri mol oxidasyon oranlarına yükseldi, mikro-yönemli mol yakıt hücrelerine saatlerce güç böcek-ölen dronelarına izin verir.
  • [FONT=0]Kinetic Energy Harvesters: Piezoelektrik nanojeneratörleri, esnek süper kapasiteye sahip kumaşlara dokunur, kullanıcı müdahalesi olmadan giyilebilir mekatronik eklemler.

Kumaşlama Challenges ve Quality Güvence

Mikrobiyal hızlamaları, daha önce 100 nanometrenin altında yatan nano-sensor, yüksek çözünürlükte nano-parçalılıklı bir test için kullanılan nano-parçacıklı sistemlerde daha iyileştirici yöntemlere sahip olabilir.

Atom Katmanı Conformal Kaplamalar için Depozisyon

Atom tabakası (ALD), pin dele-free dielektrik ve metal filmlerin bakır interconnects ile büyümesini sağlar. Bu teknik şu anda 300 mm wafer işleme için ölçeklenir, nano-yeterli MEMS cihazlarının reaktif nanomalzeme üretimini korurken, ALD ruthenium bakır interconnectsiyonel olarak hizmet eder.

Vaka Çalışması: Ingestible Mechatronic Capsules

Bu tür bir kapsül daha büyük, sınırlı batarya ömrüne sahip ve 10 mm alanlı bir nano-yapılı CMOS görüntü sensörünü kuantum görüntü sensörüne entegre ederek, nano-yapıtlı bir görüntüyü, nano-yapılantılı bir görüntüyü, nano-yapıtlı bir görüntüyü, nano-yapılantılı nano-parçacıklı bir görüntüyü, nano-parçacıklı bir cihazdan gelen bu tür dosyalara karşı ayrıntılı olarak cevap verir.

Vaka Çalışması: Uydu Reaksiyon Tekerlekleri'nde Nano-Mechatronics

CubeSats ve küçük uydular, 100 $ 'lık bir rotorun hafif inşaatı için reaksiyon tekerleklerine güveniyor, karbon nanotüplü bir mikropartiküle sahipken, manyetik yataklı motorların üç katta eşdeğerlerini ölçüyor.

Yol Ahead

Nanoteknolojinin mechatronics'teki sınırları sadece daha minimserizasyon değildir; nano boyuttaki memserlikli nanoparçapartiküllerin, motor komutlarının sürekli olarak düzeltilmesine izin veren, beyinlerin öğrenme sürecini merkezileştirilmiş bir çift katlı polimer için onaylayan bir mikropiyonel analiz sistemidir.