Insect pest control requires fundamental knowledge of their physiology and behavioral responses. However, due to the small size of insects, in general, and their sensory formations (sensilla), in particular, the study of the physiology of insect sensory systems has until recently been limited by insufficient accuracy and selectivity of experimental mechanical action. To eliminate this gap in the study of insects, a physical technology is proposed based on a micromechanical device - microtweezers based on a layered structural composite of Ti50Ni25Cu25 alloy with a shape memory effect (SME), combined with a temperature control system and a three-coordinate piezoelectric micropositioner. Microtweezers with SME selectively capture the smallest sensilla of the studied insects, enabling their precise mechanical stimulation with simultaneous recording of physiological responses generated by sensilla using methods of impulse derivation in the nerve centers of the insect.

Samples of microactuators are made of a bimorph composite of Ti_2NiCu alloy with a thermoelastic martensitic transition and the shape memory effect, and their response rate is investigated. The active layer of the composite actuator is a layer of the rapidly quenched Ti_2NiCu alloy, pseudoplastically prestretched, and an amorphous layer of the same alloy is used as an elastic layer. Typical sizes of the microactuator are 30 × 2 × 2 μm. The controlled amplitude of the displacement of the microactuator tip is approximately 1 μm. The response rate of the microactuator was investigated by scanning electron microscopy. Activation of the microactuator was achieved by heating when electric pulses were passed through it. Full activation of the microactuator at frequencies up to 1 kHz was demonstrated; partial activation was observed at frequencies up to 8 kHz. The possibility of operating the device in a self-oscillating mode at frequencies of the order of 100 kHz is demonstrated.

Экспериментально изучен импульсный отклик актюатора на основе быстрозакаленного сплава Ti 2 NiCu с термоупругим мартенситным переходом и эффектом памяти формы. Показано, что механический отклик актюатора, охлаждаемого проточной водой, сохраняется при уменьшении длительности возбуждающих (активирующих) электрических импульсов до 2 ms. Высокоскоростная активация сопровождается задерж-кой механического импульса по сравнению с возбуждающим электрическим импульсом. Минимальная длительность механического импульса с учетом задержки составила 8 ms, что соответствует частоте колебаний 125 Hz при периодической активации. Оценки показывают, что время задержки включает как время механической инерции, так и время тепловой инерции, связанное с теплопередачей. Сделана оценка для возможного ограничения скорости активации за счет кинетических явлений при термоупругом мартенситном переходе. ВведениеС момента открытия термоупругого мартенситного превращения в интерметаллических сплавах и связанно-го с ним эффекта памяти формы (ЭПФ) не прекращают-ся попытки использовать исполнительные элементы на их основе для создания различных механических систем, в частности моторов и актюаторов [1][2][3][4][5][6]. Привлекатель-ной особенностью таких сплавов являются значительные термоуправляемые деформации. В частности, в сплаве TiNi под действием механического напряжения поряд-ка 100 MPa могут накапливаться деформации до 8% при охлаждении в результате перехода из аустенитной высо-котемпературной фазы в низкотемпературную мартен-ситную фазу и полностью исчезать при нагреве. Сплавы с ЭПФ в качестве рабочего тела двигателя, по срав-нению с другими типами функциональных материалов, имеют такие преимущества, как высокое развиваемое усилие и высокая удельная мощность, небольшой нагрев, необходимый для активации. К их недостаткам часто относят низкое быстродействие, которое, в основном, объясняют необходимостью выжидать период времени, необходимый для охлаждения исполнительного элемен-та с ЭПФ. Для преодоления этого недостатка применя-лись такие приемы, как принудительная конвекция охла-ждающего воздуха [7], использование теплоотвода [8], охлаждение с использованием водяного канала [9] и теплового насоса [10]. Один из наилучших результатов, который удалось получить на сегодняшний день, -быстродействие 35 Hz изгибного актюатора на основе композита из тонких проволочек Ti−Ni в полимерной матрице [11]. Кроме прикладного интереса, экспери-ментальное изучение быстродействующих актюаторов с ЭПФ должно пролить свет на физические закономерно-сти кинетики протекания термоупругого мартенситного фазового перехода первого рода и взаимосвязь тепловых и механических процессов при переходе. Образцы и методыВ качестве объекта для исследования была выбрана быстрозакаленная лента сплава Ti 2 NiCu с ЭПФ. Ис-следования структурных и термомеханических свойств выбранного сплава проводились многими исследователя-ми [12][13][14][15][16][17][18][19][20]. Исходные ленты, полученные при скоростях охлаждения расплава около 10 6 K/s, имеют аморфную структуру. Для получения крис...