Elektrodzinējs, kas ir mazāks par smiltiņu . Tas ir tik viegls, ka, krītot, pazūd gaisā. Tik trausls, ka to var saliekt, vienkārši pieskaroties ar instrumentu. Un tomēr tas ir tik aizraujoši, ka bija nepieciešami mēneši rūpīga darba, ko veica vesela inženieru komanda ar pulksteņmeistara instrumentiem un milzīgu pacietību.
Satura rādītājs
Tā izmērs ir nedaudz lielāks par 0,4 tūkstošdaļas kubikmilimetra , kas padara to neredzamu ar neapbruņotu aci un padara to par mazāko roku darbināmo elektromotoru pasaulē.
Izstrādāts uzņēmumā Chromonova Engineering, tas ir veltījums leģendārajam McLellan motoram. Lai gan šis eksperiments vēl nav sasniedzis pilnīgu funkcionālu rotāciju, tas atver logu nākotnei rokas nanoelektronikas jomā, kur lielas idejas tiek īstenotas sīkā mērogā.
Uzdevums, kas radās 1959. gadā un turpina iedvesmot
Pasaules mazākā motora vēsture sākās ar fizikā Ričarda Feynmana provokatīvo frāzi viņa slavenajā lekcijā “Tur lejā ir daudz vietas” (1959). Feynman piedāvāja balvu tam, kurš spēs uzbūvēt elektromotoru, kas ietilps kubā ar malas garumu 1/64 collas (aptuveni 0,4 mm).
Izaicinājumu pieņēma Viljams Maklellans, kurš, neizmantojot nekādu palīdzību, izņemot savu izdomu un parastos instrumentus, brīvajā laikā izdevās to uzbūvēt. Sasniegums, kas pārsteidza zinātnes un tehnoloģiju sabiedrību un kas nekad nav bijis atkārtots… līdz šim brīdim.
Iedvesmojoties no šī novatoriskā dzinēja, Chromonova Engineering speciālisti nolēma to reproducēt, izmantojot līdzīgu pieeju: pamatinstrumenti, izcila precizitāte un nulles automatizācijas līmenis . Rezultāts ir tikpat iespaidīgs, cik arī viltīgs: rotors, četri elektromagnēti, pamatne un vadības shēma — viss ir salikts mikroskopiskā mērogā un zem mikroskopa.
“Šajā video, manuprāt, ir svarīgi atcerēties, cik mazs ir šis dzinējs. Es filmēju gandrīz visu ar mikroskopu, tāpēc to viegli aizmirst,” skaidro kanāla inženieris.
Katrs dzinēja izveides posms bija cīņa ar fizikas likumiem un materiālu trauslumu. Piemēram, rotora biezums ir cilvēka matu biezums (90 mikroni), un tā apstrādei tika izmantoti speciāli mikroinstrumenti un improvizēti paņēmieni, izmantojot šļirces un spirta pilienus, lai izvairītos no detaļu zaudēšanas.
Viena no sarežģītākajām uzdevumiem bija elektromagnēta spoles tinums ar vadu, kas ir plānāks par matu. To turēt rokās bija neiespējami: tas būtu salūzis, sapīties vai vienkārši pazudis. Risinājums ietvēra speciālas misiņa vadules izgatavošanu, īpašu atbalstu projektēšanu un līmes uzklāšanu ar zobu bakstāmo vai zemādas injekciju adatu palīdzību, lai nodrošinātu katru pagriezienu.
Darbojas? Jā, bet ar niansēm
Process neiztika bez vilšanās. Daudzi rotori izlidoja, mēģinot tos uzstādīt, un tika zaudēti uz visiem laikiem. Citi sāka slikti magnetizēties vai zaudēja magnetizāciju saskarē ar elektromagnētiskajiem laukiem.
“Es nevarēju elpot operācijas laikā, jo manas rokas nebija pietiekami stabilas. Bet es varu aizturēt elpu tikai uz 40 sekundēm, kas nav pietiekami, lai droši pārvietotu rotoru.”
Lai gan pirmais galīgais modelis joprojām nevar griezties kā parasts motors, tas reaģē uz elektromagnētu aktivizēšanu, pierādot, ka konstrukcija ir funkcionāla no magnētiskā lauka viedokļa. Rotors peld uz eļļas plēves starp mikroskopa kristāliem, kas ļauj tam veikt minimālu kustību, lai gan nepietiekamu, lai to uzskatītu par pilnībā veiksmīgu.
Daļēji problēma bija nepiemērotu materiālu izmantošanā, piemēram, iepriekš magnetizēta alniko, kas sabruka, mēģinot to apstrādāt. Tomēr pētnieki atrada negaidītu risinājumu, tieši izmantojot salauzto materiāla fragmentu un magnetizējot to, pieskaroties tam ar neodīma magnētu.
“Tas nav īsti tas “eureka” brīdis, uz kuru es cerēju, bet, godīgi sakot, kādu laiku es domāju, ka viss būs daudz sliktāk,” atzīst izgudrotājs ar britisku humoru.
V12 vai mazākais rotācijas dzinējs: sīko dzinēju visums
Šis Chromonova jaunais rekords papildina virkni neticamu izgudrojumu, piemēram, pasaulē mazāko V12 dzinēju , kas ir pilnībā funkcionējošs un darbojas ar saspiestu gaisu , un ir tikai 30 milimetrus garš; un mazāko Vankela rotācijas dzinēju, kāds jebkad izgatavots , precīzijas brīnums, kura izmērs ir tikai 5 centimetri .
Taču atšķirībā no šiem dzinējiem, kas kustas ar redzamu vienmērīgumu, elektriskā mikrodzinēja uzdevums ir citā līgā: šeit nav vietas cilvēka kļūdai, pat acu mirkšķināšanai. Šī ir joma, kas spēlējas ar nanotehnoloģijām un izvirza uzdevumus, kas, pēc Fejmana domām, tolaik prasītu jaunu tehnoloģiju izgudrošanu.
Chromonova Engineering uzņēmuma sasniegums, kas soli pa solim dokumentēts uzņēmuma YouTube kanālā, ne tikai godina Viljama Maklellana mantojumu, bet arī izvirza interesantus jautājumus par elektronisko komponentu miniaturizācijas un roku darba nākotni. Cik tālu mēs varam tikt ar precizitāti, pacietību un radošumu?
Dzinēja versija 2.0 jau ir izstrādes stadijā . Un kas zina, varbūt kādu skaistu dienu, kas nav tik tālu, šie mikroskopiskie dzinēji atradīs reālu pielietojumu medicīniskajos aparātos, sensoru vai mikrorobotos. Pašlaik mēs varam tikai apbrīnot cilvēka meistarību un precizitāti, kas spēj radīt kaut ko mazāku par smiltiņu… bet pilnīgi jēgpilnu.
