RU2713527C2 - Device for manipulating micro- and nano-objects - Google Patents
Device for manipulating micro- and nano-objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713527C2 RU2713527C2 RU2018112437A RU2018112437A RU2713527C2 RU 2713527 C2 RU2713527 C2 RU 2713527C2 RU 2018112437 A RU2018112437 A RU 2018112437A RU 2018112437 A RU2018112437 A RU 2018112437A RU 2713527 C2 RU2713527 C2 RU 2713527C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- actuator
- crystalline
- amorphous
- elements
- micro
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J7/00—Micromanipulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/14—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by a layer differing constitutionally or physically in different parts, e.g. denser near its faces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H61/00—Electrothermal relays
- H01H61/04—Electrothermal relays wherein the thermally-sensitive member is only heated directly
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области механики, микросистемной техники и наномеханики, в частности к технике устройств на основе материалов с эффектом памяти формы (ЭПФ), и может найти применение в области радиоэлектроники, машиностроения, биотехнологии, электронной микроскопии, медицины.The invention relates to the field of mechanics, microsystemic engineering and nanomechanics, in particular to the technique of devices based on materials with shape memory effect (EPF), and can find application in the field of radio electronics, mechanical engineering, biotechnology, electron microscopy, medicine.
Известно изобретение «Композитный функциональный материал» (Патент RU №2381903, МПК В32В 15/01; C22F 1/00, опубликовано 20.02.2010 Бюл. №5), который содержит, по крайней мере, два слоя, прочно соединенных друг с другом по плоскости, один из которых выполнен из материала, обладающего обратимой деформацией при изменении внешнего поля в рабочем диапазоне, а второй слой выполнен из упругопластического материала, имеющего предел текучести, находящийся в интервале деформаций композитного функционального материала, возникающих в нем при изменении внешнего поля в рабочем диапазоне. В качестве внешнего поля используют температурное поле, магнитное поле или поле механических напряжений сжатия или растяжения, при этом материал слоев зависит от используемого внешнего поля.The invention is known "Composite functional material" (Patent RU No. 2381903, IPC BVB 15/01;
Недостатком данного изобретения является низкая надежность и недолговечность полученного композитного функционального материала, обусловленные тем, что из-за соединения разнородных материалов на границе слоя материала с ЭПФ и упругого слоя в процессе больших изгибных деформаций развиваются значительные механические напряжения, которые приводят к расслоению и потере работоспособности устройства, обуславливают неустойчивость устройства к циклическим нагрузкам.The disadvantage of this invention is the low reliability and fragility of the obtained composite functional material, due to the fact that due to the connection of dissimilar materials at the boundary of the material layer with the electron-phase transition and the elastic layer, significant mechanical stresses develop during large bending deformations, which lead to delamination and loss of operability of the device cause instability of the device to cyclic loads.
Известно изобретение «Актюатор, система актюаторов и способ его изготовления» (Патент RU №2305874, МПК Н01Н 61/04, опубликовано 10.09.2007), включающий упругий элемент, преимущественно двумерной конфигурации, и элемент с ЭПФ, прочно механически соединенные друг с другом плоской стороной, причем элемент с ЭПФ имеет одностороннюю деформацию растяжения или сжатия. Система актюаторов выполнена в виде множества актюаторов, соединенных параллельно. Способ изготовления актюатора включает операции изготовления упругого элемента, операцию изготовления элемента с ЭПФ и операцию механически прочного соединения элементов между собой плоскими сторонами. Перед операцией механически прочного соединения элементов с плоскими сторонами элемент с памятью формы тренируют на односторонний ЭПФ до достижения односторонней деформации растяжения или сжатия, а операцию механически прочного соединения элементов проводят при значениях внешних параметров и внешнего поля, отвечающих мартенситному состоянию элемента с памятью формы.The invention is known "Actuator, actuator system and method of its manufacture" (Patent RU No. 2305874, IPC Н01Н 61/04, published September 10, 2007), including an elastic element, mainly of a two-dimensional configuration, and an element with an electronically coupled element, firmly mechanically connected to each other flat side, moreover, the element with the electron-phase transition has one-sided tensile or compression strain. The actuator system is made in the form of many actuators connected in parallel. A method of manufacturing an actuator includes operations of manufacturing an elastic element, an operation of manufacturing an element with an electron-phase transition, and an operation of mechanically firmly connecting the elements to each other with flat sides. Before the operation of mechanically strong connection of elements with flat sides, an element with a shape memory is trained for one-sided EPF until one-way tensile or compression deformation is achieved, and the operation of mechanically strong connection of elements is carried out at external parameters and an external field corresponding to the martensitic state of the element with shape memory.
Недостатками данного изобретения являются низкое быстродействие, сложность применения для управления микроустройством, низкая надежность и недолговечность полученного композитного функционального материала из-за соединения разнородных материалов.The disadvantages of this invention are low speed, the complexity of the application for controlling a microdevice, low reliability and fragility of the obtained composite functional material due to the connection of dissimilar materials.
Известно изобретение «Термоэлектромеханический преобразователь для микроманипулятора (варианты)» (Патент RU №2259914, МПК 7 B25J 7/00, опубликовано 10.09.2005), в котором преобразователь на основе деформируемого стержня содержит размещенные внутри стержня спиральный электрический нагреватель и пружину изгиба, на концах которой выполнены крепежные приспособления для связывания звеньев микроманипулятора, а также нижний и верхний ряды термоэлектрических модулей на основе эффекта Пельтье (элементов Пельтье), закрепленных на противоположных поверхностях деформируемого стержня с возможностью вращения. Деформируемый стержень выполнен из материала с ЭПФ. При исключении спирального электрического нагревателя деформируемый стрежень выполнен из электропроводникового материала с ЭПФ.The invention is known "Thermoelectromechanical converter for a micromanipulator (options)" (Patent RU No. 2259914, IPC 7 B25J 7/00, published September 10, 2005), in which the converter based on a deformable rod contains a spiral electric heater and a bending spring located at the ends of the rod which made fixtures for linking the links of the micromanipulator, as well as the lower and upper rows of thermoelectric modules based on the Peltier effect (Peltier elements), mounted on opposite surfaces styah deformable rod rotatably. The deformable core is made of a material with EPF. With the exception of the spiral electric heater, the deformable rod is made of an electrically conductive material with an electron-phase converter.
Недостатками изобретения являются выполнение его конструкции громоздкой, сложной в управление, имеющей низкое быстродействие, что делает невозможным его использование для управления микроустройством.The disadvantages of the invention are the implementation of its design is cumbersome, difficult to control, having low speed, which makes it impossible to use it to control a microdevice.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению, т.е. прототипом, является изобретение «Микромеханическое устройство, способ его изготовления и система манипулирования микро- и нанообъектами» (Патент RU №2458002, МПК В81В 3/00; F03G 7/06, опубликовано 10.08.2012), в котором микромеханическое устройство содержит два плоских элемента, по крайней мере, один из которых выполнен термочувствительным и состоящим из двух прочно соединенных между собой слоев, из которых один изготовлен из сплава с ЭПФ с псевдопластической деформацией растяжения, а другой - из упругого материала. Плоские элементы соединены с одного конца, с другого конца сформирован захват для удержания объекта манипулирования. При изготовлении устройства предварительно изготовляют слой сплава с ЭПФ и вносят в него псевдопластическую деформацию растяжения, а затем соединяют его с упругим слоем, причем соединение слоев производят при температуре ниже температуры мартенситного превращения в сплаве с ЭПФ. Система манипулирования микрообъектами состоит из микромеханического устройства, закрепленного на конце микропроволоки нанопозиционера, рабочего поля с манипулируемым объектом и источника подогрева в виде полупроводникового лазера, излучение которого сфокусировано на рабочее поле системы манипулирования, включая конец микропроволоки с микропинцетом. Недостатками данного изобретения является:Closest to the claimed technical solution, i.e. the prototype is the invention "a micromechanical device, a method for its manufacture and a system for manipulating micro- and nano-objects" (Patent RU No. 2458002, IPC B81B 3/00; F03G 7/06, published 10.08.2012), in which the micromechanical device contains two flat elements at least one of which is made thermosensitive and consisting of two layers firmly interconnected, of which one is made of an alloy with EPF with pseudoplastic tensile deformation, and the other is made of an elastic material. Flat elements are connected at one end, and a gripper is formed at the other end to hold the manipulated object. In the manufacture of the device, the alloy layer with EPF is preliminarily fabricated and pseudoplastic tensile deformation is introduced into it, and then it is connected to the elastic layer, and the layers are joined at a temperature below the martensitic transformation temperature in the alloy with EPF. The micro-object manipulation system consists of a micromechanical device mounted on the microwire end of the nanopositioner, a working field with a manipulated object, and a heating source in the form of a semiconductor laser, the radiation of which is focused on the working field of the manipulation system, including the end of the microwire with micro tweezers. The disadvantages of this invention is:
- низкая надежность и недолговечность микромеханического устройства, обусловленные тем, что из-за механического соединения разнородных материалов на границе слоя материала с ЭПФ и упругого слоя в процессе циклической работы микромеханического устройства при больших изгибных деформациях развиваются значительные механические напряжения, которые приводят к расслоению слоистого композита и потере работоспособности устройства;- low reliability and fragility of the micromechanical device, due to the fact that due to the mechanical connection of dissimilar materials at the boundary of the material layer with the EPF and the elastic layer during the cyclic operation of the micromechanical device with large bending deformations, significant mechanical stresses develop, which lead to delamination of the layered composite and loss of device performance;
- низкое быстродействие устройства из-за того, что охлаждение микромеханического устройства (после срабатывания при нагреве) происходит естественным способом, что занимает значительное время в обычных условиях при комнатной температуре, а в условиях высокого вакуума, например, в камере электронного или ионного микроскопа при манипулировании микро- и нанообъектами, это время может возрастать в несколько раз, что приводит к существенному снижению быстродействия устройства и ограничению его функциональных возможностей.- low performance of the device due to the fact that the cooling of the micromechanical device (after being triggered by heating) occurs naturally, which takes considerable time under normal conditions at room temperature, and in high vacuum, for example, in the chamber of an electron or ion microscope during manipulation micro- and nano-objects, this time can increase several times, which leads to a significant decrease in the speed of the device and the limitation of its functionality.
Технический результат заключается в повышении быстродействия, надежности и срока службы устройства для манипулирования микро- и нанообъектами.The technical result consists in increasing the speed, reliability and service life of the device for manipulating micro- and nano-objects.
Технический результат достигается созданием устройства для манипулирования микро- и нанообъектами, включающего микромеханический актюатор с системой подогрева, причем актюатор содержит неподвижный и подвижный плоские элементы, расположенные вдоль его оси, подвижный элемент выполнен термочувствительным, состоящим из двух слоев, причем один из слоев изготовлен из сплава с эффектом памяти формы, а другой - из упругого материала, при этом оба элемента соединены с одного конца актюатора, а с другого конца сформирован захват для удержания микро- или нанообъектов, микромеханический выполнен за счет изготовления протяженного сквозного отверстия в слоистом композиционном материале с обратимым эффектом памяти формы, включающем кристаллический и аморфный слои с их сплошным неразрывным соединением на границе между ними и одинаковым химическим составом по обе стороны границы, таким образом, что неподвижный элемент выполнен кристаллическим, а подвижный термочувствительный элемент - аморфно-кристаллическим с аморфным слоем на внешней стороне актюатора, причем кристаллический слой с памятью формы является псевдопластически деформированным, а аморфный слой является упругим, при этом оба элемента выполнены с возможностью уменьшения зазора захвата до полного смыкания элементов при увеличении температуры в интервале мартенситного превращения в кристаллическом слое и увеличения зазора захвата до максимального значения при уменьшении температуры в интервале мартенситного превращения в кристаллическом слое; система подогрева представляет собой модуль температурного контроля, включающий контроллер, консоль с контактами, по меньшей мере, один элемент Пельтье, термистор, теплопроводящую пластину, коннектор, выполненный с возможностью установки устройства на микро- или наноманипулятор, на коннекторе одним концом закреплена консоль с контактами, а на другом ее конце размещен элемент Пельтье, на противоположной стороне которого расположена теплопроводящая пластина с закрепленными на ней термистором и микромеханическим актюатором, а контроллер через контакты на консоли электрически соединен с элементом Пельтье и термистором.The technical result is achieved by the creation of a device for manipulating micro- and nano-objects, including a micromechanical actuator with a heating system, and the actuator contains a fixed and movable flat elements located along its axis, the movable element is made of heat-sensitive, consisting of two layers, and one of the layers is made of alloy with a shape memory effect, and the other from an elastic material, with both elements connected to one end of the actuator, and a grip is formed at the other end to hold m micro- or nano-objects, micromechanical is made by manufacturing an extended through hole in a layered composite material with a reversible shape memory effect, including crystalline and amorphous layers with their continuous inextricable connection on the border between them and the same chemical composition on both sides of the border, so that the fixed element is crystalline, and the movable heat-sensitive element is amorphous-crystalline with an amorphous layer on the outside of the actuator, and the crystalline the shape memory layer is pseudo-plastic deformed, and the amorphous layer is elastic, both elements are made with the possibility of reducing the capture gap to complete closure of the elements with increasing temperature in the range of martensitic transformation in the crystalline layer and increasing the capture gap to a maximum value with decreasing temperature in the range martensitic transformation in the crystalline layer; the heating system is a temperature control module, including a controller, a console with contacts, at least one Peltier element, a thermistor, a heat-conducting plate, a connector configured to install the device on a micro or nanomanipulator, a console with contacts is fixed at one end of the connector, and at its other end there is a Peltier element, on the opposite side of which there is a heat-conducting plate with a thermistor and a micromechanical actuator fixed to it, and the controller p through the contacts on the console is electrically connected to the Peltier element and the thermistor.
В частном случае модуль температурного контроля выполнен с возможностью двунаправленного пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования.In the particular case, the temperature control module is configured to bi-directional proportional-integral-differential control.
Предлагается также способ изготовления микромеханического актюатора, в котором посредством воздействия внешних энергетических пучков, например, лазерного излучения, ионного облучения или электроискрового разряда в потоке жидкости, на поверхность ленты из сплава с эффектом памяти формы получают слоистый аморфно-кристаллический композит с неразрывной сплошной границей, разделяющей аморфное и кристаллическое состояния на слои, и одинаковым химическим составом по обе стороны границы, в кристаллическом слое композиционного материала делают протяженное сквозное отверстие вдоль ленты параллельно границе между слоями и формируют подвижный и неподвижный элементы актюатора таким образом, что с одного конца актюатора оставляют оба элемента соединенными, а с другого конца актюатора создают захват для удержания микро- или нанообъектов путем разъединения элементов отверстием на расстояние, которое соответствует максимальному размеру захватываемого объекта, при этом положение и ширину отверстия выбирают достаточными для получения неподвижного элемента кристаллическим, а подвижного элемента - аморфно-кристаллическим термочувствительным, обладающим обратимым эффектом памяти формы, с возможностью обратимо изменять величину зазора захвата при изменении температуры в интервале мартенситного превращения в кристаллическом слое, причем путем варьирования положения и ширины прорези изменяют также соотношение толщин аморфного и кристаллического слоев в термочувствительном подвижном элементе, которое определяет минимальный зазор захвата (вплоть до смыкания элементов) при нагреве термочувствительного элемента выше температуры конца обратного мартенситного превращения в кристаллическом слое и, соответственно, минимальный размер захватываемого объекта.A method for manufacturing a micromechanical actuator is also proposed, in which a layered amorphous-crystalline composite with an unbroken solid boundary separating the surface of the alloy is obtained through the action of external energy beams, for example, laser radiation, ion irradiation, or an electric spark discharge in a liquid stream, on a surface of an alloy tape amorphous and crystalline states into layers, and with the same chemical composition on both sides of the boundary, in the crystalline layer of the composite material make an extended through hole along the tape parallel to the boundary between the layers and form the movable and fixed elements of the actuator in such a way that both elements are left connected at one end of the actuator and create a grip on the other end of the actuator to hold micro- or nano-objects by separating the elements with the hole at a distance which corresponds to the maximum size of the captured object, while the position and width of the hole is selected sufficient to obtain a fixed element crystalline, of the mobile element — an amorphous-crystalline thermosensitive one with a reversible shape memory effect, with the ability to reversibly change the capture gap when the temperature varies in the range of the martensitic transformation in the crystalline layer, and by varying the position and width of the slot, the ratio of the thicknesses of the amorphous and crystalline layers in the thermally sensitive movable an element that determines the minimum capture gap (up to the closure of the elements) when heating a heat-sensitive element The temperature is higher than the temperature of the end of the reverse martensitic transformation in the crystalline layer and, accordingly, the minimum size of the captured object.
В частном случае для изготовления микромеханического актюатора выбирают сплавы квазибинарной системы TiNi-TiCu с содержанием меди от 17 до 34 ат. %.In a particular case, alloys of the quasi-binary system TiNi-TiCu with a copper content of 17 to 34 at. %
Кроме того, формирование захвата выполняют методом селективного ионного травления.In addition, the capture is carried out by selective ion etching.
Заявленное изобретение поясняется следующими чеотежами.The claimed invention is illustrated by the following cheotegami.
На фиг. 1 показано устройство для манипулирования микро- и нанообъектами.In FIG. 1 shows a device for manipulating micro- and nano-objects.
На фиг. 2 - микромеханический актюатор для захвата микро- и нанообъектов (микропинцет) в исходном (а, в) и нагретом (б, г) состояниях.In FIG. 2 - micromechanical actuator for capturing micro- and nano-objects (micro-tweezers) in the initial (a, c) and heated (b, d) states.
На фиг. 3 - схематическое изображение процесса получения слоистого структурно-композиционного материала с обратимым ЭПФ посредством воздействия внешних энергетических пучков (а) и формоизменения композита в цикле нагрев-охлаждение (б).In FIG. 3 is a schematic representation of the process of obtaining a layered structural composite with reversible EPF by the action of external energy beams (a) and the shape of the composite in the heating-cooling cycle (b).
На фиг. 4 - схема установки для воздействия электроискрового разряда в потоке жидкости на поверхность сплава с ЭПФ.In FIG. 4 is a diagram of an apparatus for the action of an electric spark discharge in a liquid stream on the surface of an alloy with an electron vapor phase.
На фиг. 5 - дифрактограммы ленты из сплава Ti50Ni50Cu25 после изотермической кристаллизации (а) и последующей обработки воздействием электроискрового разряда в потоке жидкости (б) (время воздействия -10 с).In FIG. 5 - diffraction patterns of a tape of an alloy Ti 50 Ni 50 Cu 25 after isothermal crystallization (a) and subsequent processing by the action of an electric spark discharge in a liquid stream (b) (exposure time -10 s).
На фиг. 6 - пример микромеханического устройства, изготовленного на конце отрезка ленты из сплава с ЭПФ.In FIG. 6 is an example of a micromechanical device made at the end of a piece of tape made of an alloy with an EPF.
На фиг. 7 - пример микромеханического устройства, закрепленного на конически заостренном конце микропроволоки.In FIG. 7 is an example of a micromechanical device mounted on a conically pointed end of a microwire.
Ниже приведен пример конкретной реализации устройства. Устройство для манипулирования микро- и нанообъектами (Фиг. 1) содержит микромеханический актюатор 1 и систему подогрева, представляющую модуль температурного контроля, включающий контроллер (не показан), по меньшей мере один элемент Пельтье 2, термистор 3, консоль 4 с контактами 5, теплопроводящую пластину 6, коннектор 7, выполненный с возможностью установки устройства на микро- или наноманипулятор с помощью выступающей части 8, на коннекторе 7 одним концом закреплена консоль 4 с контактами 5, а на другом ее конце размещен элемент Пельтье 2, на противоположной стороне которого расположена теплопроводящая пластина 6 с закрепленными на ней термистором 3 и микромеханическим актюатором 1, а контроллер через контакты 5 на консоли 4 электрически соединен с элементом Пельтье 2 и термистором 3.The following is an example of a specific device implementation. A device for manipulating micro- and nano-objects (Fig. 1) contains a
В устройстве для манипулирования микро- и нанообъектами (Фиг. 1) микромеханический актюатор (микропинцет) 1 закрепляют на теплопроводящей пластине 6, сделанной, например, из серебра. Теплопроводящая пластина 6 расположена на элементе Пельтье 2, состоящем из одной или более пар миниатюрных полупроводниковых параллелепипедов - одного n-типа и одного р-типа в паре (например, теллурида висмута Bi2Te3 и германида кремния), которые попарно соединены при помощи металлических перемычек, например, ТЕ-12-0.45-1.3, который ее нагревает или охлаждает. Термистор 3, например, NCP03XV103, измеряет температуру на теплопроводящей пластине 6. Элемент Пельтье 2, термистор 3 и теплопроводящая пластина 6 расположены на консоли 4, выполненной из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, например, из нитрида алюминия, с нанесенными на нее, например, напылением, металлическими контактами 5. Консоль 4 закреплена на коннекторе 7, выполненным с возможностью соединения с манипулятором 3D-перемещения (не показан) и служащим теплопроводом для отвода/подвода тепла. Коннектор 7 снабжен выступающей частью 8, например, цилиндрической формы диаметром 0,5 мм и длиной 35-50 мм, для закрепления устройства на микро- или наноманипулятор, например, Omniprobe, Kleindiek или SmarAct MCS-3D. Устройство, закрепленное на микро- или наноманипуляторе, способно перемещать в пространстве захваченный объект. Выбранный (заданный) режим нагрева и охлаждения устройства осуществляют с помощью модуля температурного контроля.In the device for manipulating micro- and nano-objects (Fig. 1), the micromechanical actuator (micro forceps) 1 is mounted on a heat-conducting
Модуль температурного контроля содержит контроллер, например, контроллер DX5100, который представляет собой прецизионное программируемое устройство управления термоэлектрическими модулями (элементами Пельтье). В контроллере реализовано двунаправленное (нагрев и охлаждение) ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальное) регулирование. Контроллер позволяет поддерживать заданную температуру модуля с высокой точностью или отрабатывать заданную программу нагрева и охлаждения во времени с высокой скоростью. В контроллер введена функция диагностики объекта регулирования, которая включает измерение сопротивления объекта на переменном токе, термоэлектрической добротности и постоянной времени. Реализована функция автоподстройки параметров ПИД регулятора. Управление контроллером, который в свою очередь подает команду нагрева или охлаждения теплопроводящей пластины 6, осуществляется с помощью программного обеспечения, например, программы DX5100 Vision.The temperature control module contains a controller, for example, a DX5100 controller, which is a precision programmable control device for thermoelectric modules (Peltier elements). The controller implements bidirectional (heating and cooling) PID (proportional-integral-differential) regulation. The controller allows you to maintain the set temperature of the module with high accuracy or to work out the set heating and cooling program in time at high speed. The controller introduced the diagnostic function of the control object, which includes measuring the resistance of the object on alternating current, thermoelectric figure of merit and time constant. The auto-tuning function of the PID controller parameters is implemented. The controller, which in turn gives the command to heat or cool the heat-conducting
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В исходном состоянии ниже температуры Мк микромеханический актюатор 1 (микропинцет) выполнен с зазором Н между термочувствительным подвижным элементом 10 и неподвижным элементом 11, величина которого определяет максимальный размер захватываемого объекта (Фиг. 2а, в). При подаче управляющего сигнала с контроллера на элемент Пельтье 2 через контакты 5 на консоли 4 (Фиг. 1), приводящего к нагреву выше температуры конца обратного мартенситного превращения Ак теплопроводящей пластины 6 с закрепленными на ней термистором 3 и микромеханическим актюатором 1, подвижный элемент 10 (кантилевер) изгибается, уменьшая зазор захвата до минимальной величины вплоть до смыкания элементов 10, 11 (Фиг. 2б, г), которая определяет минимальный размер захватываемого объекта. При этом актюатор 1 захватывает микро- или нанообъект, находящийся между подвижным элементом 10 и неподвижным элементом 11. Далее модуль температурного контроля на основе элементов Пельтье поддерживает с точностью ±0,5°С заданную температуру актюатора 1 выше температуры Ак, обеспечивая удержание захваченного объекта между подвижным элементом 10 и неподвижным элементом 11. При подаче управляющего сигнала с контроллера на элемент Пельтье 2, приводящего к охлаждению теплопроводящей пластины 6 ниже температуры конца прямого мартенситного превращения Мк, актюатор 1 за счет реализации обратимого ЭПФ возвращается в исходное состояние, увеличивая зазор захвата до величины Н (Фиг. 2а, в), и освобождает захваченный ранее объект. Таким образом, устройство способно захватывать малые объекты, у которых хотя бы один из размеров имеет величину, приближающуюся к минимально возможной для физического объекта, например, нанообъекты (углеродная нанотрубка, графеновый лист, вискер и т.п.), но не превышает максимального значения зазора захвата Н, перемещать в пространстве захваченные объекты при закреплении устройства на микро- или наноманипуляторе и освобождать объекты после доставки их к месту исследования или использования. Таким образом, устройство выполняет полный технологический цикл: выбор микро- или нанообъекта - захват с помощью микромеханического актюатора (микропинцета) - 3D-перемещение микроманипулятором - освобождение.In the initial state below the temperature M k, the micromechanical actuator 1 (micro forceps) is made with a gap H between the heat-sensitive
Далее приведен пример конкретной реализации способа изготовления микромеханического актюатора 1 (Фиг. 2), Предложенный способ включает в себя получение слоистого аморфно-кристаллического композиционного материала 14 с обратимым эффектом памяти формы (Фиг. 3) с неразрывной сплошной границей, разделяющей аморфное 12 и кристаллическое 13 состояния на слои, и одинаковым химическим составом по обе стороны границы посредством воздействия внешних энергетических пучков 17, например, лазерного излучения, ионного облучения или электроискрового разряда в потоке жидкости, на поверхность ленты из сплава с ЭПФ. Для изготовления композиционного материала 14 с обратимым ЭПФ вначале получают сплав с ЭПФ, например, сплав квазибинарной интерметаллической системы TiNi-TiCu с содержанием меди от 17 до 34 ат. %, в аморфном состоянии, например, методом сверхбыстрой закалки из расплава в виде ленты 15 (Фиг. 3а). Затем отрезок ленты 15 подвергают изотермической кристаллизации, например, в муфельной печи при температуре 500°С в течение 300 секунд, для придания памяти формы на прямолинейное состояние 16. После этого ленту в мартенситном состоянии растягивают вдоль ее длины с псевдопластической деформацией, например, со степенью деформации 1-3%, закрепляют в деформированном состоянии и подвергают внешнему энергетическому воздействию 17, например, лазерного излучения, ионного облучения или электроискрового разряда в потоке жидкости такой интенсивности и длительности, что в приповерхностном слое ленты происходит разрушение (аморфизация) кристаллической структуры и, как следствие, разрушение ЭПФ. Таким образом, в области воздействия создают слоистый структурный (аморфно-кристаллический) композит 14 с неразрывной границей, разделяющей аморфное 12 и кристаллическое 13 состояния на слои.The following is an example of a specific implementation of a method for manufacturing a micromechanical actuator 1 (Fig. 2). The proposed method includes the production of a layered amorphous-crystalline
Процесс обработки материала с помощью воздействия электроискрового разряда в потоке жидкости путем формирования периодического или квазипериодического высоковольтного разряда заключается в том (Фиг. 4), что при подаче напряжения на зазор между образцом 18 из ленты 15, которой придана память формы на прямолинейное состояние 16 и которая растянута вдоль ее длины с псевдопластической деформацией, и проводящим полым наконечником 19, из которого в зазор подается жидкость 20, возникает точечный разряд по поверхности струи. В условиях быстропротекающего электрического разряда в пространстве между электродами (образец 18 и полый наконечник 19) возникают условия с высокой напряженностью электрических и магнитных полей, а также мощного ударно-волнового воздействия. При этом поток жидкости 20 обрывается за счет воздействия ударных волн, возникающих при разряде. В данном способе применение струи жидкости позволяет одновременно реализовать функции токоподводящего электрода и коммутатора тока, а также способствует снижению температуры поверхности электрода-инструмента.The process of processing the material using the action of an electric spark discharge in a liquid stream by forming a periodic or quasiperiodic high-voltage discharge is (Fig. 4) that when voltage is applied to the gap between the
Процесс воздействия электроискрового разряда в потоке жидкости на поверхность быстро закаленной ленты из сплавов TiNiCu осуществляют следующим образом (Фиг. 4). Обрабатываемый образец 18 помещают на столик 21, который может перемещаться как автоматически с помощью контролеров 22, так и вручную. Над образцом 18 располагают полый металлический наконечник 19, присоединенный к резервуару с жидкостью 20 диэлектрическим трубопроводом 23. На наконечник 19 подают постоянный отрицательный потенциал от блока питания 24 с постоянным напряжением несколько киловольт. Образец 18 со столиком 21 помещают в диэлектрическую камеру 25. Избыток жидкости сливают через систему стока 26. При зазоре 3-15 мм между образцом 18 и наконечником 19 возникает периодический разряд длительностью несколько десятков наносекунд с частотой повторения 50-300 Гц, который «точечно» воздействует на обрабатываемую поверхность. В процессе варьируют следующие параметры: расстояние от поверхности образца 18 до среза наконечника 19 сопла, например, в пределах 3-5 мм, время воздействия, например, от 1 до 10 с, разность потенциалов, например, в диапазоне от 3 до 7 кВ. В качестве жидкости 20, подаваемой в рабочее пространство, используют, например, обычную воду. Для формирования высоковольтного разряда применяют источник напряжения 24 с падающей вольт-амперной характеристикой.The process of exposure to an electric spark discharge in a liquid stream on the surface of a rapidly hardened strip of TiNiCu alloys is carried out as follows (Fig. 4). The processed
Микротвердость на поверхности ленты измерялась по Виккерсу с усилием 0,05 Н с использованием микротвердомера Micromet 5114. При этом микротвердость аморфной ленты 15 почти вдвое превышает микротвердость изотермически кристаллизованной 16 (Таблица 1). Затем серия образцов из кристаллической ленты 16 была подвержена воздействию высоковольтного разряда в потоке жидкости. Измерение микротвердости ленты выявило значительное увеличение ее величины в обработанной области, что подтверждает наличие изменений в структуре обработанного слоя 15.The microhardness on the surface of the tape was measured according to Vickers with a force of 0.05 N using a Micromet 5114 microhardness meter. Moreover, the microhardness of
Рентгеноструктурный фазовый анализ показал, что воздействие высоковольтного разряда в потоке жидкости приводит к снижению интенсивности пиков отражения мартенситной фазы В19 (тип AuCd), что свидетельствует об уменьшении доли кристаллической фазы за счет аморфизации поверхностного слоя ленты 16 (Фиг. 5).X-ray phase analysis showed that the effect of a high-voltage discharge in a liquid stream leads to a decrease in the intensity of reflection peaks of the martensitic phase B19 (type AuCd), which indicates a decrease in the fraction of the crystalline phase due to amorphization of the surface layer of tape 16 (Fig. 5).
Если полученный слоистый композиционный материал 14 нагреть выше температуры начала обратного мартенситного превращения Ан, кристаллический слой 17 будет стремиться к сжатию, что приведет к изгибу композита с некоторым радиусом Rmin подобно биметаллической пластине (Фиг. 3б). При охлаждении ниже температуры Мк лента частично распрямляется до радиуса изгиба Rmax за счет упругости аморфного слоя 12, действующего как возвращающая сила. При этом обеспечивают такую толщину модифицированного (аморфного) слоя 12, что при нагреве выше температуры Ан в ходе обратного мартенситного превращения (проявления ЭПФ) кристаллический (не подвергшийся модификации) слой 13 развивает достаточные усилия для деформации аморфного слоя 12. В то же время, благодаря эффекту пластичности превращения, при охлаждении в ходе прямого мартенситного превращения для деформации кристаллического слоя 13 требуются значительно меньшие усилия, в связи с чем, толщина аморфного слоя 12 может быть намного (в несколько раз или даже на один или два порядка) меньше толщины кристаллического слоя 13. Таким образом, слоистый композиционный материал 14 обладает обратимой памятью формы на изгиб, обусловленной протеканием термоупругих мартенситных превращений в кристаллическом слое 13 и контрсилы от упругого аморфного слоя 12.If the resulting layered
Для формирования подвижного 10 и неподвижного 11 элементов актюатора 1 (Фиг. 2) в кристаллическом слое 13 композиционного материала 14 делают протяженное сквозное отверстие 9 вдоль ленты параллельно границе между слоями 12, 13 таким образом, что с одного конца актюатора 1 оставляют оба элемента 10, 11 соединенными, а с другого конца актюатора 1 создают захват для удержания микро- или нанообъектов путем разъединения элементов 10, 11 отверстием 9 на расстояние Н, которое соответствует максимальному размеру захватываемого объекта. При этом положение и ширину отверстия 9 выбирают достаточными для получения неподвижного элемента 11 кристаллическим, а подвижного элемента 10 - аморфно-кристаллическим термочувствительным, обладающим обратимым эффектом памяти формы, с возможностью обратимо изменять величину зазора захвата при изменении температуры в интервале мартенситного превращения в кристаллическом слое 13, причем путем варьирования положения и ширины прорези 9 изменяют также соотношение толщин аморфного и кристаллического слоев (dам и dкр, соответственно) в термочувствительном подвижном элементе 10, которое определяет минимальный зазор захвата (вплоть до смыкания элементов) при нагреве термочувствительного элемента 10 выше температуры Ак в кристаллическом слое 13 и, соответственно, минимальный размер захватываемого объекта.To form a movable 10 and a fixed 11 elements of the actuator 1 (Fig. 2) in the
На Фиг. 2в, г показан пример конкретного выполнения микромеханического актюатора 1, изготовленного методом селективного ионного травления с помощью технологии фокусированных ионных пучков (ФИП) из слоистого композиционного материала 14 толщиной около 5 мкм, в исходном «холодном» (ниже температуры Мк) состоянии (Фиг. 2в) и в «горячем» (выше температуры Ак) состоянии после нагрева (Фиг. 2г).In FIG. 2c, d shows an example of a specific implementation of a
Толщины аморфного dам и кристаллического dкр слоев в подвижном термочувствительном элементе (кантилевере) 10, а также их соотношение варьируют:The thicknesses of amorphous d am and crystalline d cr layers in the movable heat-sensitive element (cantilever) 10, as well as their ratio, vary:
1) выбором состава композиционного материала 14, интенсивностью и длительностью периодического высоковольтного разряда, приводящего к аморфизации приповерхностного слоя ленты 15;1) the choice of the composition of the
2) расположением и размерами отверстия 9, сделанного в материале 14;2) the location and size of the hole 9 made in the
3) уменьшением толщин аморфного 12 и кристаллического 13 слоев одновременно или по отдельности, например, с помощью химического или электрохимического травления.3) a decrease in the thickness of the amorphous 12 and crystalline 13 layers simultaneously or separately, for example, using chemical or electrochemical etching.
В данном примере конкретного исполнения микромеханического актюатора 1 (микропинцета) из слоистого композиционного материала 14 с обратимым ЭПФ, изготовленного из быстрозакаленного сплава Ti50Ni25Cu25 воздействием электроискрового разряда в потоке жидкости, приведены характерные размеры данного устройства (Фиг. 2):In this example, a specific implementation of the micromechanical actuator 1 (micro-forceps) of a layered
- толщина аморфного слоя в кантилевере 10: dам=0,4 мкм;- the thickness of the amorphous layer in the cantilever 10: d am = 0.4 μm;
- толщина кристаллического слоя в кантилевере 10: dкр=1,2 мкм;- the thickness of the crystalline layer in the cantilever 10: d cr = 1.2 μm;
- общая толщина кантилевера 10: d=dкр+dам=1,6 мкм;- the total thickness of the cantilever 10: d = d cr + d am = 1.6 μm;
- длина кантилевера 10: - cantilever length 10:
- ширина отверстия 9: b=1,3 мкм:- hole width 9: b = 1.3 μm:
- общая толщина актюатора 1: D=5 мкм;- total thickness of the actuator 1: D = 5 μm;
- ширина актюатора 1: а=3-5 мкм;- the width of the actuator 1: a = 3-5 microns;
- максимальная ширина зазора варьируется в диапазоне H=1-3 мкм.- the maximum gap width varies in the range H = 1-3 μm.
При такой конфигурации устройство для манипулирования микро- и нанообъектами способно захватывать и удерживать микро- и нанообъекты размером единиц нм до 1-3 мкм, а при закреплении на микро- или наноманипуляторе перемещать в пространстве захваченный объект.With this configuration, a device for manipulating micro- and nano-objects is able to capture and hold micro- and nano-objects with a size of units of nm to 1-3 microns, and when mounted on a micro- or nanomanipulator, move the captured object in space.
Время срабатывания (быстродействие) устройства для манипулирования микро- и нанообъектами определяется быстродействием микромеханического актюатора (микропинцета) и температурными режимами, устанавливаемыми на модуле температурного контроля в зависимости от конкретного применения устройства. В примере конкретного исполнения устройства (Фиг. 2в, г) смыкание микропинцета при нагреве и увеличение зазора захвата до величины H=2,43 мкм при охлаждении происходило за одинаковое время 800 мс.The response time (speed) of the device for manipulating micro- and nano-objects is determined by the speed of the micromechanical actuator (micro-tweezers) and the temperature modes set on the temperature control module depending on the specific application of the device. In an example of a specific embodiment of the device (Fig. 2c, d), the closing of micro forceps during heating and the increase in the capture gap to a value of H = 2.43 μm during cooling occurred in the same time 800 ms.
Для упрощения процесса закрепления микромеханического актюатора 1 на теплопроводящей пластине 6, актюатор 1 (микропинцет) формируют, например, методом селективного ионного травления с помощью технологии фокусированных ионных пучков (ФИП), на конце отрезка аморфной ленты 15 из быстро закаленного сплава с ЭПФ (Фиг. 6), В другом частном случае, например, с помощью технологии химического осаждения из паровой фазы (CVD) в аппарате ФИП, актюатор 1 закрепляют, например, вольфрамом или платиной 19, к конически заостренному, например, до 5 мкм, концу микропроволоки 20, например, диаметром 500 мкм, с высокой теплопроводностью, например, из металла (меди или вольфрама) или керамики (Фиг. 7).To simplify the process of fixing the
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство для манипулирования микро- и нанообъектами и способ изготовления микромеханического актюатора существенно повышают надежность и срок службы изделия за счет выполнения термочувствительного подвижного элемента актюатора в виде аморфно-кристаллического композита, представляющего собой сплошной материал одного химического состава без механического соединения слоев. Устройство способно захватывать малые объекты, например, нанообъекты (углеродная нанотрубка, графеновый лист, вискер и т.п.), и перемещать их в пространстве при закреплении устройства на микро- или наноманипуляторе. Управление актюатором (микропинцетом) посредством модуля температурного контроля на основе элементов Пельтье позволяет поддерживать заданную температуру или отрабатывать заданный режим нагрева и охлаждения во времени с высокой точностью и скоростью. Все вышесказанное обеспечивает повышение срока службы, надежности и быстродействия изделия по сравнению с прототипом, что имеет определяющее значение для таких современных областей техники как микро- и наномеханика (МЭМС и НЭМС), робототехника, энергетика, приборостроение, авиационные и космические технологии, биомедицина и биоинженерия.Thus, in comparison with the prototype, the proposed device for manipulating micro- and nano-objects and a method for manufacturing a micromechanical actuator significantly increase the reliability and service life of the product by performing a thermosensitive movable element of the actuator in the form of an amorphous-crystalline composite, which is a continuous material of the same chemical composition without mechanical connection layers. The device is capable of capturing small objects, for example, nano-objects (carbon nanotube, graphene sheet, whisker, etc.), and moving them in space when fixing the device to a micro- or nanomanipulator. Actuator control (micro-tweezers) by means of a temperature control module based on Peltier elements allows you to maintain a given temperature or to work out a given heating and cooling mode in time with high accuracy and speed. All of the above provides an increase in the service life, reliability and speed of the product compared to the prototype, which is crucial for such modern areas of technology as micro- and nanomechanics (MEMS and NEMS), robotics, energy, instrumentation, aviation and space technology, biomedicine and bioengineering .
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018112437A RU2713527C2 (en) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | Device for manipulating micro- and nano-objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018112437A RU2713527C2 (en) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | Device for manipulating micro- and nano-objects |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018112437A RU2018112437A (en) | 2019-10-08 |
RU2018112437A3 RU2018112437A3 (en) | 2019-12-09 |
RU2713527C2 true RU2713527C2 (en) | 2020-02-05 |
Family
ID=68205942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018112437A RU2713527C2 (en) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | Device for manipulating micro- and nano-objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2713527C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788937C1 (en) * | 2021-11-16 | 2023-01-26 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Федеральный Исследовательский Центр Проблем Химической Физики И Медицинской Химии Российской Академии Наук (Фиц Пхф И Мх Ран) | Microtweezers with a magnetic field gradient and method for manufacture thereof |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4919177A (en) * | 1987-03-30 | 1990-04-24 | Dai Homma | Method of treating Ti-Ni shape memory alloy |
RU2259914C1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-09-10 | Институт механики Уфимского научного центра Российской академии наук | Thermo-mechanic transducer for micro-manipulator (variants) |
RU2305874C2 (en) * | 2005-05-27 | 2007-09-10 | Институт радиотехники и электроники Российской Академии Наук | Actuator, actuator system, and their manufacturing process |
RU2367573C2 (en) * | 2007-10-16 | 2009-09-20 | Институт радиотехники и электроники Российской Академии Наук | Actuator |
RU2375688C2 (en) * | 2007-11-14 | 2009-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН | Actuator |
JP2010043530A (en) * | 2008-07-15 | 2010-02-25 | National Institute For Materials Science | Shape memory alloy actuator |
US20100219931A1 (en) * | 2007-05-11 | 2010-09-02 | Akira Ishida | Bidirectional shape memory alloy thin film actuator and method for manufacturing shape memory alloy thin film used therefor |
RU101271U1 (en) * | 2010-07-28 | 2011-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ФГУП "ВИАМ") | PIEZO ELECTRIC LAYERED ACTUATOR |
RU2458002C2 (en) * | 2010-08-05 | 2012-08-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации | Micromechanical device, method for its manufacture and system for manipulation of micro-and nanoobjects |
RU2539605C2 (en) * | 2013-05-06 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН Российской академии наук | Actuator based on functional material |
US9833978B2 (en) * | 2011-02-11 | 2017-12-05 | President And Fellows Of Harvard College | Monolithic fabrication of three-dimensional structures |
-
2018
- 2018-04-06 RU RU2018112437A patent/RU2713527C2/en active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4919177A (en) * | 1987-03-30 | 1990-04-24 | Dai Homma | Method of treating Ti-Ni shape memory alloy |
RU2259914C1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-09-10 | Институт механики Уфимского научного центра Российской академии наук | Thermo-mechanic transducer for micro-manipulator (variants) |
RU2305874C2 (en) * | 2005-05-27 | 2007-09-10 | Институт радиотехники и электроники Российской Академии Наук | Actuator, actuator system, and their manufacturing process |
US20100219931A1 (en) * | 2007-05-11 | 2010-09-02 | Akira Ishida | Bidirectional shape memory alloy thin film actuator and method for manufacturing shape memory alloy thin film used therefor |
RU2367573C2 (en) * | 2007-10-16 | 2009-09-20 | Институт радиотехники и электроники Российской Академии Наук | Actuator |
RU2375688C2 (en) * | 2007-11-14 | 2009-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН | Actuator |
JP2010043530A (en) * | 2008-07-15 | 2010-02-25 | National Institute For Materials Science | Shape memory alloy actuator |
RU101271U1 (en) * | 2010-07-28 | 2011-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ФГУП "ВИАМ") | PIEZO ELECTRIC LAYERED ACTUATOR |
RU2458002C2 (en) * | 2010-08-05 | 2012-08-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации | Micromechanical device, method for its manufacture and system for manipulation of micro-and nanoobjects |
US9833978B2 (en) * | 2011-02-11 | 2017-12-05 | President And Fellows Of Harvard College | Monolithic fabrication of three-dimensional structures |
RU2539605C2 (en) * | 2013-05-06 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН Российской академии наук | Actuator based on functional material |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788937C1 (en) * | 2021-11-16 | 2023-01-26 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Федеральный Исследовательский Центр Проблем Химической Физики И Медицинской Химии Российской Академии Наук (Фиц Пхф И Мх Ран) | Microtweezers with a magnetic field gradient and method for manufacture thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018112437A (en) | 2019-10-08 |
RU2018112437A3 (en) | 2019-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lega et al. | Composite Materials Based on Shape‐Memory Ti2NiCu Alloy for Frontier Micro‐and Nanomechanical Applications | |
Shivhare et al. | Design enhancement of a chevron electrothermally actuated microgripper for improved gripping performance | |
Cabrera et al. | Performance of electro-thermally driven ${\rm VO} _ {2} $-based MEMS actuators | |
Merced et al. | Strain energy density of VO2-based microactuators | |
US20140238013A1 (en) | Vanadium dioxide microactuators | |
RU2458002C2 (en) | Micromechanical device, method for its manufacture and system for manipulation of micro-and nanoobjects | |
Kohl et al. | SMA foils for MEMS: From material properties to the engineering of microdevices | |
Wongweerayoot et al. | Fabrication and characterization of nitinol-copper shape memory alloy bimorph actuators | |
Fu et al. | Smart microgrippers for bioMEMS applications | |
CN104764660A (en) | Thermal-driving uniaxial drawing/compressive deformation device for scanning/transmission electron microscope | |
Shelyakov et al. | Design of microgrippers based on amorphous-crystalline TiNiCu alloy with two-way shape memory | |
RU2713527C2 (en) | Device for manipulating micro- and nano-objects | |
Mackay et al. | Design optimisation and fabrication of SU-8 based electro-thermal micro-grippers | |
Shelyakov et al. | Micromechanical device based on amorphous-crystalline TiNiCu alloy | |
Voicu | Design, numerical simulation and experimental investigation of an SU-8 microgripper based on the cascaded V-shaped electrothermal actuators | |
Prabu et al. | Thermo-mechanical behavior of shape memory alloy spring actuated using novel scanning technique powered by ytterbium doped continuous fiber laser | |
Nakamura et al. | A three-dimensional shape memory alloy loop actuator | |
Büttgenbach et al. | Shape memory microactuators | |
RU2678699C1 (en) | Device for manipulation of micro-and nano-objects with storage function | |
US8835861B1 (en) | Microactuators based on insulator-to-metal transition materials and method of using the same | |
RU2790934C1 (en) | Device control system with shape memory effect for manipulation of micro- and nano-objects | |
Voicu et al. | V-shaped and Z-shaped SU-8 Micro-Tweezers with in-plane displacement for micromanipulation | |
Ramya et al. | Thermal Inplane Microgripper for Handling Micro-Objects | |
RU2778525C1 (en) | Device control system with memory effect forms for manipulation of micro- and nano-objects | |
Feng et al. | Fabrication of an electro-thermal micro gripper using silver-nickel ink |