Моделирование высокоскоростной работы композитного наноактюатора на основе эффекта памяти формы с минимальным термическим дрейфом

Романов, С. Р.; Катаев, Н. Ю.; Лега, П. В.; Орлов, А. П.; Карцев, А. И.; Прокунин, А. В.; Коледов, В. В.

doi:10.30898/1684-1719.2022.6.1

С.Р. Романов¹, Н.Ю. Катаев¹, П.В. Лега², А.П. Орлов², А.И. Карцев³, А.В. Прокунин², В.В. Коледов²

Аннотация

Исследованы кинетические свойства и высокоскоростные процессы при фазовых превращениях и связанных с ними эффектах гигантских деформаций в микро- и нанообразцах функциональных наноматериалов в переменных электрическом и тепловом полях. Теоретически изучены процессы управляемой деформации (активации) и распространения тепла при малых размерах образцов, в которых возможно проявление таких явлений, как термоупругий мартенситный фазовый переход и связанный с ним эффект памяти формы (ЭПФ). Построена численная модель быстродействия композитного актюатора и определена зависимость максимальной частоты активации в зависимости от линейных размеров. Ключевые слова: нанотрубки, эффект памяти формы, мартенситное превращение, Ti₂NiCu, наноманипуляция.

нанотрубки
эффект памяти формы
мартенситное превращение
Ti<sub>2</sub>NiCu
наноманипуляция

Abstract (in English)

Simulation of high-speed operation of a composite nanoactuator based on the shape memory effect with minimal thermal drift

The kinetic properties and high-speed processes during phase transformations and related effects of giant deformations in micro- and nanosamples of functional nanomaterials in alternating electric and thermal fields have been studied. Theoretically studied the processes of controlled deformation (activation) and heat distribution at small sample sizes, in which the manifestation of such phenomena as thermoelastic martensitic phase transition and associated shape memory effect (SME) is possible. A computing model of the speedwork of a composite actuator has been constructed and the dependence of the maximum activation frequency on the linear dimensions of the micro-actuator has been determined.

Для цитирования

Романов С.Р., Катаев Н.Ю., Лега П.В., Орлов А.П., Карцев А.И., Прокунин А.В., Коледов В.В. Моделирование высокоскоростной работы композитного наноактюатора на основе эффекта памяти формы с минимальным термическим дрейфом // Журнал радиоэлектроники. – 2022. – № 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.6.1

Литература

Orlov A.P., Frolov A.V., Lega P.V., Kartsev A., Zybtsev S.G., Pokrovskii V.Ya., Koledov V.V. Shape memory effect nanotools for nano-creation: examples of nanowire-based devices with charge density waves. Nanotechnology. 2021. V.32. https://doi.org/10.1088/1361-6528/ac2190
Lega P., Koledov V., Orlov A., Kuchin D., Frolov A., Shavrov V., Martynova A., Irzhak A., Shelyakov A., Sampath V., Khovaylo V., Ari-Gur P.Composite Materials Based on Shape-Memory Ti2NiCu Alloy for Frontier Micro- and Nanomechanical Applications. Advanced Engineering Materials. 2017. V.19. https://doi.org/10.1002/adem.201700154
Fu Y.Q. et al. Microactuators of free-standing TiNiCu films. Smart Mater. Struct. 2007. V.16. https://doi.org/10.1088/0964-1726/16/6/070
Kashchenko M.P. and Chashchina V.G. Dynamic model of supersonic martensitic crystal growth. Phys.-Usp. 2011. V.54. P.331. https://doi.org/10.3367/-UFNe.0181.201104a.0345
Knick C.R. et al. High frequency, low power, electrically actuated shape memory alloy MEMS bimorph thermal actuators. Journal of Micromechanics and Microengineering. 2019. V.7. №29. https://doi.org/10.1088/1361-6439/ab1633
Song S.H. et al. 35 Hz shape memory alloy actuator with bending-twisting mode. Scientific reports. 2016. V.1. №6. P.1-13. https://doi.org/10.1038/srep21118
Lee H.T. Shape memory alloy (sma)-based microscale actuators with 60% deformation rate and 1.6 kHz actuation speed. Small. 2018. V.23. №14. https://doi.org/10.1002/smll.201801023