《光致表面彈性波的機理及雷射驅動馬達的新方法研究》是依託浙江大學，由章海軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光致表面彈性波的機理及雷射驅動馬達的新方法研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：章海軍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目研究脈衝雷射照射下產生的光聲子效應及光致表面彈性波機理，揭示光致彈性波的傳播特性及其內在規律，建立數理模型；提出和發展雷射驅動馬達/電機的新原理和新方法；研究設計主體尺寸在1～10cm量級的微小型雷射驅動馬達樣機，包括直線型和旋轉型馬達；在脈衝雷射操控下，實現馬達的不同速度（1cm～1m/s）或轉速、不同推力（0.5～5N）的直線和旋轉運動。特色與創新之處是，首次系統地揭示光致彈性波的機理，發展出雷射驅動馬達的新方法，實現了一種雷射直接驅動的新技術，具有原理新穎、結構簡潔、速度快、步距小、效率高、無需導線連線、主體易於微小化等特點。本項目在電機新原理與新結構研究、電機及其系統研究、雷射直接驅動技術研究等方面有創新，也是對雷射套用技術的新拓展，具有重要的理論意義和科學價值，為微型光機電系統、微納米技術、航天航空等領域發展微小型特種驅動馬達/電機提供了新方法和新途徑，具有廣闊的套用前景。
結題摘要
本項目屬微小型特種電機/馬達與特種驅動機構的研究領域。國內外現有的微小型馬達如電磁感應電機、靜電微馬達、超音波電機、壓電馬達、表面波馬達等，實質上都是用電（通過導線）驅動的“電”馬達。近年來，國內外學者致力於用光直接驅動的“光馬達”或光碟機動機構的研究，主要有光電驅動、光熱驅動、光壓驅動（如光鑷、光帆）等。光電驅動不屬於光的直接驅動；光帆推動尚在構想中；光熱驅動利用光熱材料的膨脹、變形或相變實現驅動；光鑷則利用聚焦雷射的光壓操縱微觀粒子，不過，目前光鑷所能操縱的對象僅限於尺寸很小和重量很輕的微觀粒子，它對微納米技術領域而言是一個巨大的成功，但還無法實現巨觀尺度上的驅動。因此，不斷研究探索新的微小型光碟機動馬達及光碟機動方法，歷來是十分必要和迫切的研究方向。 為此，本項目開展光致表面彈性波（簡稱光致表面波或光致彈性波）的機理及雷射驅動馬達的新方法研究，主要研究內容：在理論上研究揭示脈衝雷射照射下產生的光聲子效應/光致彈性波機理及光熱效應；提出和研究雷射驅動馬達/驅動機構的新方法；研究設計雷射驅動馬達與雷射驅動機構的原理樣機；開展光致彈性波、雷射驅動馬達與雷射驅動機構的實驗技術研究，以及雷射驅動馬達與雷射驅動機構的套用基礎研究等。 本項目取得的重要結果包括：1、首次系統地研究揭示了脈衝雷射照射下的光聲子（光致彈性波）—光熱作用機制，建立了動態與靜態數理模型；2、提出並實現了基於光致彈性波的雷射驅動馬達的新方法，以及基於微尺度光熱作用機制的微驅動方法；3、研究建立了光致彈性波的CCD顯微監控與AFM檢測系統，此外，實現了光致彈性波的可視化檢測方法；4、設計與微加工製作了幾種典型的雷射驅動馬達與雷射驅動機構原理樣機；5、系統地開展了光致彈性波、雷射驅動馬達、雷射驅動機構的實驗技術研究，取得滿意的實驗結果，開展了雷射驅動馬達與雷射驅動機構的套用基礎研究，為實際套用提供了技術基礎；6、發表期刊論文7篇（SCI收錄）、會議論文3篇（EI收錄），申請和授權發明專利4項，授權實用新型專利6項，培養博士生2名、碩士生2名。 本項目在光致彈性波、雷射驅動馬達與雷射驅動機構研究等方面有顯著創新，具有重要的理論意義和科學價值；而開展雷射直接驅動馬達與驅動機構的研究，為微型光機電系統、微納米技術、航天航空等領域發展微小型特種驅動馬達/電機/驅動機構提供了新方法和新途徑，具有廣闊的套用前景。
