Новости бизнесаСтатьиНоу ХауАналитикаДеньгиБизнес технологииКурс валют
Главная > Новости бизнеса > Hi-Tech > Кремниевая механика: как достигается атомная точность хода часов

Кремниевая механика: как достигается атомная точность хода часов

Четверг, 5 октября 2017 г.

Следите за нами в ВКонтакте, Facebook'e и Twitter'e

Сегодня кремний применяется прежде всего в производстве электроники. Но с неменьшим успехом его можно использовать и для изготовления микроскопических аналогов механических устройств: крохотных насосов, наноразмерных шестеренок и невидимых глазу двигателей. Обычно такие изделия содержат электрические компоненты, поэтому их называют микроэлектромеханическими системами (МЭМС).

Гаджеты

LunaR: первые смарт-часы на солнечной батарее
Гаджеты

Время умных



Первые МЭМС появились еще в середине 1980-х, причем не без помощи американских военных, а точнее, знаменитого агентства DARPA. Например, те акселерометры, которые встроены почти в любой современный смартфон, — это, пожалуй, самые растиражированные кремниевые механизмы. Как и традиционные аналоги, они состоят из грузиков и пружин, однако все эти элементы в микроскопической версии делаются из кремния. Другой пример применения МЭМС — так называемые лаборатории-на-чипе, устройства, способные измерять концентрацию биомолекул за счет изменения своих механических свойств.

Зацепляясь друг за друга, внутренние зубцы ротора и пара диаметрально удаленных друг от друга зубцов статора направляют движение только в одну сторону. Чтобы двигатель заработал, нужно пустить на него переменный ток, который подходит по тонким проводам слева и справа.

Есть и более экзотичные примеры. Например, инженеры Сандийских национальных лабораторий в США разработали настоящий оптический затвор, который приводится в движение двумя электромоторами. Там же создали самую маленькую в мире паровую машину, которая состоит из трех цилиндров с поршнями. Вначале в нее по специальным микроканалам подается вода, а затем в дело вступает электронагреватель. Существуют даже МЭМС-шахматы, в которых каждая из фигур оснащена собственным микродвигателем (при том что ширина такой доски составляет менее половины миллиметра). Но если игра в «наношахматы» — идея сомнительной ценности, то в часовом производстве использование кремниевой механики может произвести новую революцию.

Сердце часов

К балансовой пружине, сердцу механических часов, предъявляется такое количество требований, что удовлетворить им до конца не может почти ни один материал. Она должна обладать идеальной эластичностью, то есть после растяжения возвращаться именно в исходное состояние. На упругость пружины не должны влиять ни скачки температуры, ни магнитное поле. Ну и конечно, вариации в толщине пружины настолько вредны для точности хода, что любой ценой должны быть сведены к минимуму.

Всем этим требованиям не удовлетворяет даже элинвар — современный стандарт производства балансовых пружин, а ведь его изобретение было даже отмечено Нобелевской премией. Как и всякий обычный металл, элинвар не имеет жесткой монокристаллической структуры, поэтому необратимо деформируется при каждом растяжении. Наличие в составе сплава железа чревато магнитной чувствительностью: всякий раз, проходя сквозь рамки металлодетекторов или доставая что-то из кармашка на магнитной застежке, вы ухудшаете точность хода часов.



Кремний позволяет решить все эти проблемы: поскольку он получен из единого моно-кристалла, он может сохранять исходную форму при любых растяжениях, сколько бы их ни было. Возможность применения литографии снимает проблему дефектов: все кремниевые пружины можно сделать совершенно одинаковыми с точностью до нанометров. Более того, можно даже специально варьировать толщину пружины таким образом, чтобы компенсировать те эффекты, которые принципиально не могут быть устранены при использовании металла. Что же касается магнитной чувствительности, то у кремния ее просто нет, так что и этот вопрос можно считать закрытым.

Единственная проблема при использовании кремниевых пружин состоит в том, что стоимость таких часов до сих пор была сравнима лишь с высотой Альп и конкретно пика Маттерхорн. В MIDO решили, что это неправильно, и впервые применили кремниевую пружину в часах среднего ценового диапазона. Теперь атомная точность доступна любому энтузиасту тонкой механики. Статья «Атомная точность» опубликована в журнале «Популярная механика» (№9, Сентябрь 2017).

Следите за нами в ВКонтакте, Facebook'e и Twitter'e


Просмотров: 361
Рубрика: Hi-Tech
(CY)

Архив новостей / Экспорт новостей

Ещё новости по теме:

18: 40
Чем грозит Млечному Пути неизбежное столкновение с галактикой Андромеды |
18: 00
Windows Analytics помогает проверять защиту от Meltdown и Spectre |
17: 20
Как iPhone X меняет рынок на примере Xiaomi, Asus и Meizu |
17: 20
SpaceX отложила запуск тестовых интернет-спутников |
17: 20
Как устроен софт-лонч: разбор от Zorka.Mobi и Nitro Games |
15: 40
Из-за бага macOS High Sierra можно потерять данные |
15: 40
Китайская подделка под Porsche: теперь и в России |
15: 40
Как выглядит Земля на расстоянии 63,6 млн километров |
15: 00
Минобороны испытало комплекс Тор-М2ДТ |
14: 00
Где находится Tesla Roadster Илона Маска прямо сейчас? |
13: 20
Покупатели флагманских смартфонов Samsung получают беспроводные наушники Gear IconX |
13: 20
При температуре ниже 20 °С скорость зарядки смартфонов Google Pixel 2 XL резко падает |
13: 00
Belkin возобновила продажи защитного стекла InvisiGlass Ultra для iPhone X, повысив его прочность |
13: 00
Бельгийский суд запретил Facebook собирать данные пользователей |
12: 00
Как найти работу в Берлине, если ты филолог |
11: 40
Samsung запатентовала шарнирную конструкцию для смартфона со сгибающимся дисплеем |
11: 40
Новые данные указывают на то, что в конце марта новых игровых видеокарт Nvidia представлено не будет |
11: 40
Самые длинные ЖД-маршруты в мире: от Китая до Лондона за 18 дней |
11: 40
Пройти шесть собеседований в Amazon и отказаться от работы |
11: 20
Кто создал Биткоин? Самые лютые теории заговора |
10: 40
Японцы показали разгон до 100 км/ч за 1,92 секунды |
09: 40
Мы нашли лучший подарок для 30-летнего ребенка на 23 февраля |
09: 40
Евросеть вернет до 70% стоимости смартфона по trade-in |
09: 20
Archos Vision 215 — моноблок с 22-дюймовым «безрамочным» экраном и ценой в 300 евро |
08: 20
Samsung может выпустить смартфон семейства Galaxy J с ранее не использовавшимся порядковым номером |
07: 20
Из-за слабых продаж смартфонов iPhone X компания Samsung столкнулась с перепроизводством экранов OLED |
07: 00
Флагман Huawei P20 Plus получит батарею на 4000 мАч |
07: 00
ОС Ubuntu будет следить за пользователями |
07: 00
Apple исправит ошибку блокировки доступа к мессенджерам в iOS |
18: 40
Соцсеть ВКонтакте восстановила работу |
18: 00
Водоблок EK-FB GA X399 Gaming RGB Monoblock предназначен для системных плат Gigabyte X399 Aorus Gaming 7 и X399 Designare EX |
Новости бизнесаСтатьиНоу ХауАналитикаДеньгиБизнес технологииКурс валют
Rating@Mail.ru
Условия размещения рекламы

Наша редакция

Обратная связь

RosInvest.Com не несет ответственности за опубликованные материалы и комментарии пользователей. Возрастной цензор 16+.

Ответственность за высказанные, размещённую информацию и оценки, в рамках проекта RosInvest.Com, лежит полностью на лицах опубликовавших эти материалы. Использование материалов, допускается со ссылкой на сайт RosInvest.Com.

Skype: rosinvest.com (Русский, English, Zhōng wén).

Архивы новостей за: 2017, 2016, 2015, 2014, 2013, 2012, 2011, 2010, 2009, 2008, 2007, 2006, 2005, 2004, 2003