實(shí)驗(yàn)名稱：高壓放大器在液態(tài)金屬微型馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪眉婢?/span>“液態(tài)”和“金屬”屬性的家基液態(tài)金屬，制備成家基液態(tài)金屬微型馬達(dá)，分別采用磁場(chǎng)和電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)方式來(lái)操控馬達(dá)實(shí)現(xiàn)二維/三維的運(yùn)動(dòng)，分析微型馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)形式和驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：原子力顯微鏡，告訴光學(xué)相機(jī)，ATA-2082高壓放大器，X射線光電子能譜儀，穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀，高功率超聲波清洗器等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

主要利用銅制的球形(~2mm）正極微電極系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)和引導(dǎo)家基液態(tài)金屬微型馬達(dá)。實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)在微電極上施加一個(gè)電壓（10kV)，家基液態(tài)金屬微型馬達(dá)可以在垂直于木質(zhì)板子上面的紙基面上進(jìn)行三維跳動(dòng)。

 

其次,為了進(jìn)一步提高家基液態(tài)金屬微型馬達(dá)的三維運(yùn)動(dòng)的靈活性和可靠性。設(shè)計(jì)了一個(gè)控制平臺(tái)。通過(guò)控制平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)家基液態(tài)金屬微型馬達(dá)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的精準(zhǔn)操控。馬達(dá)控制平臺(tái)系統(tǒng)由輸入指令的互動(dòng)媒體端、可以產(chǎn)生模擬信號(hào)的電源端、放大信號(hào)的電壓放大器端以及接收放大信號(hào)的操控芯片組成。

  

如圖所示。輸入指令的互動(dòng)媒體端主要是由預(yù)先裝好指令程序的計(jì)算機(jī)組成的。在指令程序中預(yù)先設(shè)定好指令信號(hào)串,指令信號(hào)串通過(guò)轉(zhuǎn)換電源轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，模擬信號(hào)通過(guò)高壓放大器放大信號(hào)脈沖,放大后的信號(hào)脈沖傳輸?shù)浇邮芊糯笮盘?hào)的操控芯片上。馬達(dá)就會(huì)按著預(yù)先設(shè)計(jì)好的指令信號(hào)串實(shí)現(xiàn)沿著固定軌道的三維跳躍運(yùn)動(dòng)。操控芯片上的延時(shí)電路使脈沖信號(hào)傳輸?shù)胶笠粋€(gè)微電極上，導(dǎo)致前一個(gè)微電極局部電場(chǎng)消失，后一個(gè)微電極上產(chǎn)生局部電場(chǎng)從而將馬達(dá)拉到后端微電極與可觸摸壓力感應(yīng)基底之間跳動(dòng)。可觸摸壓力感應(yīng)基底通過(guò)感應(yīng)馬達(dá)跳動(dòng)過(guò)程中對(duì)其底部產(chǎn)生的壓力來(lái)向信號(hào)轉(zhuǎn)化器傳輸壓力信號(hào),信號(hào)轉(zhuǎn)換器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為音樂(lè)音符的音響設(shè)備。音響設(shè)備就會(huì)發(fā)出我們輸入設(shè)備輸入的那個(gè)音符。就仿佛像是在我們操控家基金屬微型馬達(dá)在彈奏鋼琴。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

通過(guò)對(duì)家基液態(tài)金屬微米馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)控制和形態(tài)重塑及的研究，有助于對(duì)其的驅(qū)動(dòng)性能進(jìn)行優(yōu)化，推動(dòng)其在包括化學(xué)傳感、負(fù)載貨物運(yùn)輸、材料科學(xué)甚至人工智能等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)中所用到的ATA-2082高壓放大器參數(shù)指標(biāo)：

 

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此實(shí)驗(yàn)引用自知網(wǎng)論文《微型鎵基液態(tài)金屬馬達(dá)構(gòu)筑及電/磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)研究》

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