New system for manipulation of nanoobjects based on composite Ti<sub>2</sub>NiCu/Pt nanotweezers with shape memory effect

Zhikharev, A. M.; Иржак, А. В.; Beresin, M. Yu.; Lega, P. V.; Коледов, В. В.; Kasyanov, N.; Martynov, G.

doi:10.1088/1742-6596/741/1/012206

Cited by 12 publications

(3 citation statements)

References 13 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…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.…”

Section: образцы и методыunclassified

Эффект запаздывания при импульсном возбуждении актюатора на основе быстрозакаленного сплава Ti-=SUB=-2-=/SUB=-NiCu с термоупругим мартенситным переходом

Антонов¹,

Каманцев²,

Коледов³

et al. 2018

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

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...

show abstract

Section: образцы и методыunclassified

Эффект запаздывания при импульсном возбуждении актюатора на основе быстрозакаленного сплава Ti-=SUB=-2-=/SUB=-NiCu с термоупругим мартенситным переходом

Антонов¹,

Каманцев²,

Коледов³

et al. 2018

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Все этапы изготовления микроактюатора проводились при температуре ниже температуры M f перехода аустенит−мартенсит. Более подробно методика формирования композитного актюатора с упругим аморфным слоем изложена в [14,15].…”

Section: образцы и методыunclassified

Высокоскоростной композитный микроактюатор на основе сплава Ti-=SUB=-2-=/SUB=-NiCu с эффектом памяти формы

Кучин¹,

Лега²,

Орлов³

et al. 2018

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

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.

show abstract

“…Then, this composite can withstand thousands of cycles without suffering degradation. [9] Composite microstructures with SME (nanotweezers) were manufactured by focused ion beam (FIB) technique. It has an extended hysteresis.…”

Section: Development Of Layered Composites (Ti 2 Nicu-metal)mentioning

confidence: 99%

Composite Materials Based on Shape‐Memory Ti₂NiCu Alloy for Frontier Micro‐ and Nanomechanical Applications

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

Composite materials based on Ti 2 NiCu alloy, exhibiting shape memory effect (SME), have the unique capability of temperature-controlled reversible actuation on micro-and nanoscale. Three approaches to realizing this objective are demonstrated. The first one involves creating an amorphouscrystalline composite by passing accurately controlled electrical pulses through a rapidly-quenched amorphous Ti 2 NiCu ribbon. After undergoing partial crystallization (40-60% of crystalline phase), the composite acquires SME, and can be trained to undergo reversible deformations by a single bend in the martensitic condition. The second approach involves a layered composite consisting of a layer of Ti 2 NiCu and an elastic metallic layer, such as Pt. It is found that the reversible deformation of the Ti 2 NiCu/Pt composite created by FIB milling is >1%, when the thickness of SME layer is reduced from 1 mm to 100 nm. Further reduction (below 100 nm) results in smaller deformation. The third approach combines these two methods. A layer of crystalline Ti 2 NiCu is covered by a layer of the same alloy in the amorphous state using FIB. The authors believe that these composites, exhibiting SME, will trigger the fabrication of many novel devices and open up new opportunities in diverse areas of nanoscience and nanotechnology.

show abstract

New system for manipulation of nanoobjects based on composite Ti₂NiCu/Pt nanotweezers with shape memory effect

Cited by 12 publications

References 13 publications

Эффект запаздывания при импульсном возбуждении актюатора на основе быстрозакаленного сплава Ti-=SUB=-2-=/SUB=-NiCu с термоупругим мартенситным переходом

Эффект запаздывания при импульсном возбуждении актюатора на основе быстрозакаленного сплава Ti-=SUB=-2-=/SUB=-NiCu с термоупругим мартенситным переходом

Высокоскоростной композитный микроактюатор на основе сплава Ti-=SUB=-2-=/SUB=-NiCu с эффектом памяти формы

Composite Materials Based on Shape‐Memory Ti₂NiCu Alloy for Frontier Micro‐ and Nanomechanical Applications

Contact Info

Product

Resources

About

New system for manipulation of nanoobjects based on composite Ti2NiCu/Pt nanotweezers with shape memory effect

Cited by 12 publications

References 13 publications

Эффект запаздывания при импульсном возбуждении актюатора на основе быстрозакаленного сплава Ti-=SUB=-2-=/SUB=-NiCu с термоупругим мартенситным переходом

Эффект запаздывания при импульсном возбуждении актюатора на основе быстрозакаленного сплава Ti-=SUB=-2-=/SUB=-NiCu с термоупругим мартенситным переходом

Высокоскоростной композитный микроактюатор на основе сплава Ti-=SUB=-2-=/SUB=-NiCu с эффектом памяти формы

Composite Materials Based on Shape‐Memory Ti2NiCu Alloy for Frontier Micro‐ and Nanomechanical Applications

Contact Info

Product

Resources

About

New system for manipulation of nanoobjects based on composite Ti₂NiCu/Pt nanotweezers with shape memory effect

Composite Materials Based on Shape‐Memory Ti₂NiCu Alloy for Frontier Micro‐ and Nanomechanical Applications