Opracowany w EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) FiberMotor to miniaturowych rozmiarów liniowy silnik elektryczny w formie włókna o średnicy zewnętrznej nieprzekraczającej 3 mm.
Ruch liniowy ma wielkie znaczenie dla robotyki. Dostępne rozwiązania to sztywne liniowe silniki elektryczne lub sztuczne mięśnie o ograniczonym zakresie ruchu i mocy uzależnionej od rozmiarów. Prezentowany wynalazek stanowi napęd liniowy w formie elastycznego włókna, o działaniu dwukierunkowym i zakresie ruchu ograniczonym jedynie długością samego włókna.
FiberMotor jest zbudowany z dwóch współosiowych włókien, z których oba, zarówno wewnętrzne, jak i zewnętrzne, oplecione są drutami miedzianymi, stanowiącymi elektrody o helikalnym splocie trzech drucików na każdym z włókien. Przesyłane przez elektrody trójfazowe impulsy wysokiego napięcia o przebiegu prostokątnym generują oddziaływania elektrostatyczne pomiędzy włókami, przekładające się na siłę osiową, wprawiającą włókna w ruch względem siebie.
Cylindryczna konfiguracja napędu zapewnia samoczynne, pasywne wyrównanie osiowe włókien i ruch o charakterze ciągłym i dwukierunkowym. Niewielka średnica i elastyczne właściwości włókien pozwalają na gięcie z dopuszczalnym promieniem na poziomie zaledwie kilku milimetrów i działanie napędu w warunkach wygięcia z promieniem rzędu kilku centymetrów. Cienka warstewka silikonowego filmu dielektrycznego zapobiega przebiciom i redukuje tarcie między włóknami. Zakres i prędkość ruchu, a także uzyskiwana siła, determinowane są rozmiarami napędu (rozmieszczenie elektrod, średnica i długość włókien) i parametrami działania (napięcie, częstotliwość, faza). Do realizacji przemieszczenia na odległość 100 mm wykorzystano włókno wewnętrzne o długości 120 mm i odcinek włókna zewnętrznego o długości 10 mm.
W warunkach laboratoryjnych kombinacja czterech indywidualnych silników FiberMotor wystarczyła do podniesienia czekoladki o masie 46 g. Trwają prace nad optymalizacją wydajności i trwałości napędu poprzez zastosowanie bardziej zaawansowanych materiałów. Technologia otrzymywania włókien jest skalowalna i wykazuje obiecujące właściwości pod kątem zastosowania w robotyce, elektronice użytkowej i protetyce.
actu.epfl.ch
S. Schaller, H. Shea: Fiber-Format Flexible Linear Electrostatic Motors, Advanced Materials (2026): e75156
