Исследователи из Института науки Токио поставили это представление под сомнение, продемонстрировав двигатель, который работает без магнитов, медных катушек и даже без металлического ротора. Вместо этого устройство использует необычные материалы — ферроэлектрические жидкости, способные исключительно сильно реагировать на электрические поля.
Обычно электростатические силы ограничиваются простым притяжением разноимённых зарядов, а возникающие при этом боковые силы настолько малы, что ими принято пренебрегать. Однако эксперименты показали, что в ферроэлектрических жидкостях ситуация меняется радикально. Под действием электрического поля в жидкости возникает мощное боковое усилие, направленное перпендикулярно приложенному напряжению.
Команда под руководством профессора Судзуси Нисимура поместила ферроэлектрическую жидкость между двумя электродами, расположенными на расстоянии всего нескольких миллиметров друг от друга, и подала напряжение. В результате жидкость сместилась почти на десять сантиметров в сторону, преодолевая силу тяжести. Аналогичные эксперименты с обычными жидкостями подобного эффекта не показали.
Ещё более неожиданным оказалось поведение силы при изменении напряжения. В традиционных материалах рост напряжения редко приводит к существенному усилению подобных эффектов, однако в ферроэлектрической жидкости сила возрастала практически пропорционально приложенному напряжению. Анализ показал, что электрическое поле заставляет молекулы жидкости выстраиваться в упорядоченные структуры, создавая боковое механическое воздействие.
Следующим шагом стало создание полноценного двигателя на основе этого явления. Исследователи изготовили ротор из пластиковой смолы и доказали, что он способен вращаться исключительно под действием новой электростатической силы. По словам учёных, именно отказ от металлических компонентов стал самым неожиданным результатом работы.
«Наши эксперименты показали, что ротор двигателя больше не обязан быть металлическим. Сначала эта идея казалась невероятной, но когда мы доверились данным и изготовили полностью пластиковый ротор, он действительно начал вращаться», — отметил Нисимура.
Разработка может открыть новый класс электроприводов, не требующих постоянных магнитов и редкоземельных элементов, поставки которых всё чаще становятся объектом геополитической конкуренции. Использование пластиковых роторов способно снизить массу устройств и уменьшить инерцию движущихся частей, что особенно важно для робототехники, компактных механизмов и высокоточных систем позиционирования.
Отсутствие магнитных полей даёт и дополнительные преимущества. Такие двигатели потенциально могут использоваться в медицинском оборудовании, системах хранения данных и других устройствах, чувствительных к электромагнитным помехам. Кроме того, новая технология работает при значительно более низких напряжениях по сравнению с традиционными электростатическими приводами, что делает её более безопасной и практичной.
Особую значимость открытию придаёт тот факт, что описанная сила была предсказана теоретически ещё более ста лет назад, однако до сих пор никому не удавалось напрямую наблюдать её действие и тем более использовать для создания работающего двигателя.
«Быть первым человеком, увидевшим этот эффект собственными глазами, было невероятно захватывающе. Именно ради таких моментов и стоит заниматься наукой», — заключил исследователь.
Источник: https://scitechdaily.com/a-plastic-motor-just-defied-a-century-of-engineering-assumptions/
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
