(Окончание. Начало статьи читайте в № 5 (2025))
В основе принципа действия пьезоэлектрических актюаторов лежит прямой пьезоэлектрический эффект — появление электрических зарядов разного знака на противоположных гранях пьезокристаллов при их механических деформациях (сжатии, растяжении, изгибе) и обратный пьезоэлектрический эффект, заключающийся в деформации этих же кристаллов под действием внешнего электрического поля. На рис. 11, а показана схема простейшего пьезоэлектрического актуатора, в котором слой пьезоэлектрика осажден на металлическую балку, способную при воздействии электрического поля на пьезоэлектрик прогибаться. Единственное ограничение — пленка должны быть достаточно толстой, чтобы исключить электрический пробой структуры.
Простейший гидравлический актуатор показан на рис. 11, б. Жидкость, подаваемая в актуатор через трубки, может приводить во вращение диск. Несмотря на проблемы, связанные с «прохудившими» клапанами и самоблокировками (проблема многих жидкостных систем), гидравлические актуаторы имеют значительный потенциал, так как они могут передавать довольно значительную энергию от внешнего источника по очень узким трубкам. Этот факт можно использовать в таких инструментах, как, например, наконечник медицинского катетера. К особенностям гидравлических актуаторов можно отнести то, что они имеют довольно большие размеры, высокий уровень выходных сил и практически нулевое трение.
Их принцип действия основан на линейном или объемном расширении жидкости или газа, а также деформации формы биметаллических пластин при их нагреве или охлаждении (биморфные элементы). Биморфные элементы часто используются в микрозахватах для фиксации микрокомпонентов в автоматизированных линиях сборки гетерогенных МЭМС-устройств. Принцип действия связан с нагревом двухслойной структуры, показанной на рис. 12. Вследствие разных температурных коэффициентов расширения материалов элемент деформируется в ту или иную сторону (направление изгиба при нагреве показано стрелкой). Если сделать рядом два противоположно изгибающихся биморфных элемента, то получается устройство простейшего микрозахвата. Нагрев чаще всего осуществляется с помощью сформированных рядом резисторов. При пропускании через резистор тока он нагревается, биморфный элемент деформируется, происходит захват объекта манипулирования. Выключение напряжения на резисторе снимает захват (вследствие охлаждения через подложку). Тепловые актуаторы имеют относительно простую конструкцию, способны создавать относительно большие силы, но их КПД крайне низок, что является сдерживающим фактором.