近日,合肥工業(yè)大學儀器科學與光電工程學院潘巧生副教授、錢金貴副研究員與香港城市大學景興建教授合作,在壓電驅(qū)動領(lǐng)域取得重要進展,相關(guān)成果以“A Cross-Band Piezoelectric Screw Motor Operating in Multimode”為題在《IEEE Transactions on Industrial Electronics》(IEEE TIE)上發(fā)表。IEEE TIE是儀器儀表領(lǐng)域國際著名期刊,中科院一區(qū),IF7.7。
壓電驅(qū)動技術(shù)由于其響應(yīng)速度快、高分辨率等優(yōu)勢,被廣泛地應(yīng)用于半導體制造裝備、生物醫(yī)學、精密儀器、航空航天等重要領(lǐng)域。然而,現(xiàn)有的壓電電機通常只能在準靜態(tài)或諧振態(tài)下運行,難以兼顧高速和高分辨率。針對這一問題,作者深入研究壓電電機的工作原理,創(chuàng)新性地提出了一種多模態(tài)融合壓電驅(qū)動技術(shù),通過巧妙設(shè)計機械結(jié)構(gòu),結(jié)合仿真分析技術(shù),實現(xiàn)了壓電電機在多種工作模式下的高效運行。該壓電電機可以分別工作在靜態(tài)、準靜態(tài)以及諧振態(tài)下,實現(xiàn)靜態(tài)下微定位,準靜態(tài)下低速高分辨率運動以及諧振態(tài)下高速運動,通過三種工作模式融合驅(qū)動,電機能夠兼顧高速以及高分辨率輸出。實驗顯示,樣機可實現(xiàn)最小位移分辨率為0.5 nm;最高速度為8.5 mm/s,最大負載為3.6kg,具有良好的綜合性能。論文提出的多模態(tài)融合壓電驅(qū)動技術(shù)為跨尺度精密驅(qū)動帶來了全新的解決方案,在下一代(EUV)光刻機、晶圓缺陷檢測、掃描探針顯微鏡等場景有著潛在應(yīng)用。
該研究工作的第一署名單位是合肥工業(yè)大學。論文參與者包括我校儀器科學與光電工程學院碩士研究生陳小珠、張義方和萬澳德。該研究得到國家自然科學基金面上項目以及合肥工業(yè)大學學術(shù)新人計劃項目資助。
文章鏈接:https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10472701
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