[科普中國]-梳狀致動

梳狀致動是驅(qū)動器的一種，通常利用兩導(dǎo)電梳齒的靜電力來進行驅(qū)動1。梳狀致動器的應(yīng)用尺度通常是微米或奈米等級，并透過由塊體微加工或表面微加工生成的硅晶薄片加以制成。

原理對固定梳齒及移動梳齒施加電壓時，兩者之間會產(chǎn)生靜電力而相互吸引。致動器產(chǎn)生的力量大小，與梳齒間的電容變化成正比；驅(qū)動電壓的大小、梳齒數(shù)量與梳齒間的間隙亦會有所影響。梳齒被設(shè)計成不會相互接觸 (因為那樣就不會產(chǎn)生電壓差)。一般來說， 會設(shè)計成每個齒都能滑過另一個齒并卡入到相對應(yīng)的凹槽中。

若將馬達(dá)的線性運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或其他運動，則可以操縱彈簧、杠桿及曲軸。

靜電力可透過最初存儲于電容內(nèi)的電能生成，再進一步區(qū)分為斥力或引力。存儲于電容中的電能可由以下公式求得：

若使用平行導(dǎo)電板作為電容，則產(chǎn)生的力F為：

=施加的電動勢， =相對介電常數(shù)， =真空介電常數(shù)(8.85pF/m) =兩側(cè)電極的總齒數(shù)， =電極板的厚度， =電極之間的間隙。

梳狀驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)可互相卡入的成排梳齒，一半固定，另一半為可移動，且為電隔離

靜電引力/斥力

CMOS驅(qū)動電壓

增加齒數(shù)以產(chǎn)生更大的力量 (通常為10μm)

尺寸問題梳狀致動器無法將間隙 (等同于驅(qū)動距離) 增加太多。因為間隙越大，所要求的驅(qū)動電壓就越大。因此這部分會受到電擊穿的限制。更重要的一點是，間隙大小的限制等同于對驅(qū)動距離的限制。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李嘉騫 - 博士 - 同濟大學(xué)