Was ist ein Mikroaktor?
Aktoren verwenden im Allgemeinen eine Energiequelle, um mechanische Komponenten zu bewegen oder zu steuern. Sie sind häufig in Motoren und verschiedenen Maschinen zu finden. Viele Arten von mechanischen Vorrichtungen wurden im Laufe der Jahre miniaturisiert, aber dieser Prozess erfordert typischerweise, dass die einzelnen Komponenten ebenfalls viel kleiner sind. Die Miniaturisierung im 21. Jahrhundert ist so weit fortgeschritten, dass Mikroaktuatoren und andere Teile so klein sind, dass häufig leistungsstarke Mikroskope verwendet werden müssen, um sie zu sehen. Industrielle Prozesse wie Lithographie und Mikrobearbeitung werden zur Herstellung eines Mikroaktuators verwendet, und es gibt verschiedene Typen, die ebenfalls hergestellt werden können.
Ein elektrostatischer Mikroaktuator ist eine gebräuchliche Variante, aber Wissenschaftler können auch elektromagnetische Varianten bauen, die mehr Energie erzeugen können, um ein Gerät wie einen Motor anzutreiben. Sie sind manchmal schwierig herzustellen, werden jedoch mit Verfahren hergestellt, die typischerweise zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen verwendet werden. Motoren mit einem Durchmesser von nur etwa 1 Millimeter wurden hergestellt und oft von Forschern verwendet, um winzige Katheter in biologische Zellen einzuführen.
Es gibt auch einen piezoelektrischen Mikroaktor mit Verbundwerkstoffen, die ähnlich wie Kristalle reagieren und beim Aufschieben eine elektrische Spannung erzeugen. Dünne Filme können auf Silizium abgeschieden werden, das Bewegungen über sehr kurze Entfernungen erzeugen kann. Sie wurden manchmal in Kleinstrotoren verwendet. Ultraschallmikroaktuatoren werden häufig in kleinen Motoren verwendet, die in piezoelektrische Vorrichtungen eingebaut sind. Diese können beispielsweise in Autofokusmechanismen kleiner Kameras integriert werden.
Bewegliche mechanische Komponenten können in kleinem Maßstab gebaut werden, ein elektrostatischer Mikroaktuator besteht jedoch typischerweise aus einem Material, das sich auf der Basis elektrischer Ladungen verbiegt. Die Bewegung ist im Allgemeinen mikroskopisch und es wird eine geringe Kraft erzeugt. Nach diesem Prinzip wurden einige Rotationsmotoren und Linearkammantriebe entwickelt.
Mit Mikroaktoren können winzige Spiegel für Displays und Projektoren gebaut werden. Mikroskopische Stromrelais und kleine Mechanismen zur Steuerung von Festplatten verwenden häufig solche Miniaturvorrichtungen. Sie werden oft als mikroelektromechanische Systeme (MEMS) bezeichnet, eine Kategorie, die viele Arten von beweglichen Miniaturteilen umfasst.
Die Herstellung von Mikroaktoren kann durch Ätzen von Teilen in Silikon erfolgen. Lithographie wird häufig zur Herstellung von Schaltkreisen verwendet. Dabei werden üblicherweise Licht, Chemikalien und eine Schicht aus den zuzusetzenden Teilen kombiniert. Das fertige Produkt wird üblicherweise in Schichten hergestellt, während bei der Mikrobearbeitung häufig Laser und Rasterelektronenmikroskope eingesetzt werden, um beispielsweise einzelne Atome und Zellen zu platzieren. Beide Verfahren können verwendet werden, um Mikroaktorteile zu bewegen und ein Mikro-Miniaturgerät zu bauen.