【北大成果】压电微马达

压电致动器以压电陶瓷材料为驱动元件，具有很高的功率密度，在小尺度内可实现微纳米精密驱动。本课题组研发团队发展了铌、锌、锰、锑等多种元素掺杂改性锆钛酸铅高性能压电陶瓷、锰掺杂改性钪酸铋 - 钛酸铅高温压电陶瓷材料，也研究了压电单晶材料在微马达、微驱动器中的应用，研发了系列微型压电马达、包括可应用于低温和高温的压电驱动器、用于驱动光学镜片的压电微马达，以及应用于纳米精密定位的多轴压电驱动平台。目前课题组已经研发出了世界上最小、直径仅为 1 毫米的压电单晶马达。比如研制的压电单晶超声微马达，体积尺寸仅有1.5×1.5×5mm3、重量仅有 0.1g，但最大可以产生20g的驱动力，其单位体积或质量产生的输出力比传统电磁原理音圈马达要高出100倍以上。此外，课题组还开发出系列推力从 0.2N至 32N的压电直线马达和相应的压电驱动器工作台，其主要性能指标可以取代进口Nanomotion 的产品。本课题还研发出了可在 2500℃ 高温下工作、具有微纳米分辨率的压电驱动器，可用于高温阀，最近还研制了具有亚微米分辨率的 6 轴压电微机电系统，在微型机器人精密操作系统、微电子组装、生物医学微细操作、超精密微细加工、光通讯，以及 3D 打印系统等领域具有广泛应用前景。