不匹配的材料产生自组装齿轮

2019-02-05 02:07:01

作者:Colin Barras(图片:Soft Matter)它赋予“汽车机械师”新的含义工程师们设计了自己制造的齿轮和齿轮,节省了加工微小零件的费用,这些零件可以保持微型电机的安装这些部件由在温度变化后弯曲成形的圆盘形成,研究团队表示,该技术可以产生复杂的斜面或曲线,这些斜面或曲线难以用传统方法生产十年来,工程师们一直在试验自发弯曲成形的材料当聚合物冷却时,沉积在热膨胀聚合物(例如PDMS)顶部的薄金属膜将弯曲成有序的皱纹阵列 Xi Chen在纽约哥伦比亚大学的团队意识到这种技术可用于生产齿轮的规则间隔齿,而不必依赖昂贵的蚀刻和磨削方法研究小组加热了PDMS盘,直到它膨胀,然后涂上一层薄薄的铜膜当它们冷却圆盘时,聚合物比金属收缩得更多,导致铜弯曲成一排牙齿冷却椎间盘进一步增加了牙齿的高度 “从理论上讲,只要薄膜厚度均匀且基材性质均匀,所得图案应高度规则,齿间距和高度均匀,”陈说他补充说,使用不太可能弯曲的较硬薄膜可以帮助控制形成的牙齿数量陈说,一旦牙齿形成,就可以添加一种硬化剂来固化聚合物基材,这样制造的齿轮应该耐用且足够坚固以供实际使用 “基于聚合物的微型齿轮已经在某些应用中得到应用”Chen认为,该技术的真正力量在于它可以进行修改,以生产复杂的齿轮,用于更复杂的齿轮系关键是要调整聚合物的性质,使其在冷却时优先在一个或多个方向上收缩 “只要人们可以创造一个首选的皱纹方向,各种牙齿模式都是可能的,”他说 “例如,复杂的齿轮具有锯齿形齿”到目前为止,研究人员已经在宏观尺度上测试了他们的技术,生产了6到25毫米的简单和斜面齿轮,但陈说它可以很容易地扩展到亚微米级 - 他计划很快做的事情 “我认为这是一项富有创造性的工作,据我所知,这是用这种自组装制造齿轮的第一次示范,”美国西雅图华盛顿大学的纳米技术专家Babak Parviz说在自我组装 “通过控制蚀刻很难在平面上构建倾斜结构,因此这种方法可以帮助构建这些结构”期刊参考:Soft Matter(DOI:10.1039 / b904635f)更多关于这些主题: