Микропучковые методы управления биомиметическими композитными микроактуаторами в условиях космического вакуума

Авторы
Градов О.В., Бурьянская Е.Л., Ратновская А.В.
Организации
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН)
Сессия
Космическое приборостроение и эксперимент
Форма представления
Устный
Текст тезисов
Вакуумная, сверхвысоковакуумная и криовакуумная микроробототехника находится на острие развития современной космической мехатроники. Сбои управляемости чреваты потерей аппаратов. Соответственно, управляемость роботов в вакуумных условиях приобретает высокое значение. В ряде случаев управлением магнитным полем (наподобие magnetic transmission technology или сoaxial twin-shaft magnetic fluid seals applied in vacuum wafer-handling robots) достигается стабильность действия для макромасштабов, так как магнитное переключение для микроробототехники представляет собой намного более сложную задачу. В то же время, проблематика позиционно-чувствительного управления в вакуумной микроробототехнике до сих пор мало развита. Вместе с тем, для микроробототехнических задач целесообразно создать условия для бесконтактной подачи сигнала на масштабах порядка сотен нанометров – единиц микрон. Нами предлагается совмещение вакуумного приемника и протяженного микроманипулятора в единой структуре; но при этом вопрос о подаче сигнала на входное звено всё ещё остаётся открытым. В таком случае, можно предложить использование антенных свойств кабеля для принятия входного сигнала, причём логично избрать передачу сигнала на кабель с использованием микропучка – соответствующего по размерам (в точке проекции) размерам антенны и, эквивалентно, актуируемой структуры. Использование радиочастотных сигналов для актуации на данных масштабах не представляется возможным, так как размеры «антенн» намного меньше длины волны (исключая терагерцовый диапазон, где работает физика метаматериалов). Поэтому предлагается использовать возбуждение «антенн», интегрированных с «микрокабелями» проведения сигнала и фибриллярными или гибкими балочными актуаторами (питаемыми энергией сигнала, который подаётся на антенну), сфокусированным микропучком (средней энергии, которая не разрушает структуру, но обеспечивает кинематику для её движения). Использование чисто металлических проволочных конструкций в данных целях не оправдывает себя – как в силу металлографических причин / их фрактографических последствий, так и в силу больших плотностей потока энергии пучка, которые должны вкладываться в материал, чтобы обеспечить деформацию и движение металла (это – задача, более близкая к электронно-лучевой плавке, чем к задаче о деформации под пучком). Поэтому, возможно, единственным рациональным подходом является использование полимерных / фибриллярно-композитных материалов, протяженные компоненты которых могут выполнять функцию антенны и актуатора, а также обладают простыми кабельными свойствами или мембраномиметическими свойствами, которыми обеспечивается проведение сигнала по поверхности / «мембране» актуаторов. Нами описываются эксперименты в вакуумных камерах, иллюстрирующие зарядку, приём сигнала и управляемую деформацию как одиночных волокон, так и их микросетей (для космической адаптивной оптики). Указывается на особенности поведения сегнетоэлектрических композитных материалов под пучком в вакуумных космических условиях.