Поиск по сайту
Главная книга сайта Форнит: «Мировоззрение».
Другие книги: «Познай себя», «Основы адаптологии» и «Вне привычного».
Короткий адрес страницы: fornit.ru/2162
Содержание журнала Достижения науки, техники и культуры
Ссылка на первоисточник статьи: http://elementy.ru/news/430133.

Простейший пропеллер состоит из одного стержня

Автор: Игорь Иванов
Предложен новый микродвигатель для перемещения микромашин сквозь жидкость. Он использует один-единственный прямой, но гибкий стержень, который при вращении сам изгибается в нужную сторону и толкает машину вперед.
Многие технологии будущего — от сугубо технических до биомедицинских — будут опираться на слаженную работу целой армии крохотных микророботов. При конструировании таких роботов микронных размеров нельзя упускать из вида одну важную деталь: в мире микромашин нет движения по инерции. Сила трения, сила вязкости и другие силы, мешающие движению, моментально останавливают всякое перемещение по инерции, в результате чего передвигаться машина может только при наличии движущей силы. Именно поэтому микромоторы — принципиально важный элемент будущих микромашин.
В особенности важны эффективные двигатели при перемещении микромашин сквозь вязкую жидкость. Как подсказывает сама природа, удобен в этом случае пропеллер в виде твердого спиралеобразного жгутика. Пристроив его на конец вращающегося механического привода (а такие приводы на молекулярном уровне уже разработаны), можно заставить микромашину плыть вперед.
Однако тут есть две сложности. Во-первых, жесткие винтовые наностержни правильной формы изготавливать трудно. Во-вторых, из-за сильных флуктуаций на молекулярном уровне тяжело заставить мотор вращаться всегда в одну и ту же сторону. Если направление спирали зафиксировано, то прокручивание мотора то в одну, то в другую сторону приведет к тому, что машина будет дергаться вперед-назад и лишь «в среднем» плыть вперед.
Новая схема микродвигателя, предложенная в статье M. Manghi et al., Physical Review Letters, 96, 068101 (15 February 2006) (доступной также как cond-mat/0602238), элегантно устраняет обе эти проблемы. Авторы предлагают использовать в качестве эффективного микропропеллера один-единственный прямой, но гибкий наностержень. Всё, что требуется, — это прикрепить его к вращающемуся приводу, но не торец к торцу, а под некоторым углом к оси вращения.
Если гибкий упругий стержень вращать в жидкости, держа его под некоторым углом, то он сам изогнется по спирали (в чем читатель может убедиться и самостоятельно). Направление закручивания этого винта такое, что из-за трения он толкает машину вперед. Впрочем, как показали расчеты, эта спираль — далеко не самая оптимальная для пропеллера форма, поскольку тяга двигателя получается при этом небольшой.
Однако авторы работы обнаружили, что если скорость вращения увеличивать, то при превышении некоторого значения происходит скачкообразное изменение формы стержня. Вместо широкой закрученной дуги он превращается в узкую, прижатую к оси винтовую линию. Эта перестройка сопровождается резким, в несколько раз, убыстрением вращения и столь же сильным увеличением «тяги» этого двигателя. Оценки показывают, что такой микродвигатель может поспорить даже с созданными природой вращающимися спиральными жгутиками, с помощью которых перемещаются некоторые бактерии.
Принципиально важной особенностью этой схемы движения является то, что в ней нет предпочтительного направления вращения. Не важно, в какую сторону будет вращаться мотор, — стержень сам изогнется правильным образом. И даже если мотор будет хаотично переключаться между вращением то в одну, то в другую сторону, стержень всегда будет толкать машину в одном направлении.

Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой :)

   
Архив новостей
Анонсы новостей сайтов-участников    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Социальная значительность
О всеобъемлющей, нарастающей проблеме общества: Социальная значительность.
19-07-2018г.

Расширение личной памяти
Каждый авторизованный может расширить свою память: Расширение личной памяти.
18-06-2018г.

Адаптивное обучение
Статья определяет необходимое в организации идеальной системы обучения с учетом механизмов организации психики - как иерархической системы усложняющихся уровней индивидуальной и социальной адаптивности (системы адаптивности на основе произвольности).
Адаптивное обучение.
18-05-2018г.

Тишина мысли
О выделенной зоне субъективного осознания и барьере произвольного внимания: Тишина мысли.
03-05-2018г.

Социальные проблемы психики
Цель статьи - показать общее сплетение проблем современности, увидеть общие основы, их порождающие: Социальные проблемы психики.
08-04-2018г.

Развитие ребенка и влияние родителей
Как родители и педагоги могут оптимизировать развитие ребенка и его обучение: Развитие ребенка и влияние родителей.
24-03-2018г.

Эффектор для фото
Сделал отдельное приложение, независимое от галереи: Эффектор для фото.
20-03-2018г.

Ученые - особая каста
О последствиях высочайшего авторитета науки, об использовании науки в личных целях, о том, насколько ты - ученый:: Ученые - особая каста.
11-03-2018г.

Роль религии в современном обществе
В статье, прежде всего, рассматриваются адаптивные аспекты влияния религии в обществе: Роль религии в современном обществе.
23-02-2018г.

Здоровье и счастливое долголетие
В статье кратко, но достаточно основательно обозначено то, от чего зависит здоровье и эффективная жизнь и то, как поддерживать этот оптимальный тонус физически и психически: Здоровье и счастливое долголетие.
09-02-2018г.

Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:11
вчера:00
Всего:242302