A robust, low-voltage driven millirobot based on transparent ferroelectric crystals

材料科学 铁电性 压电 小型化 电压 双晶片 电介质 稳健性(进化) 光电子学 复合材料 纳米技术 电气工程 生物化学 化学 工程类 基因
作者
Xiangyu Gao,Liao Qiao,Chaorui Qiu,Ting Wang,Lin Zhang,Jinfeng Liu,Shuai Yang,Haonan Jin,Benjian Xin,Shujun Zhang,Shuxiang Dong,Zhuo Xu,Fei Li
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:120 (3) 被引量:14
标识
DOI:10.1063/5.0079737
摘要

Low driving voltage is important for miniaturization and untethered service of millirobots made of piezoelectric materials. In this research, we designed a bio-inspired bimorph-structured millirobot with a transparent relaxor ferroelectric crystal. Due to the ultrahigh piezoelectricity of the relaxor ferroelectric crystals and the optimized bimorph-based structure, the millirobot shows a maximum moving speed up to 9.22 b s−1 (body length per second) at 100 V, while the minimum driving voltage for initial movement can be as low as 3 V, which is more than two orders of magnitude smaller than that of millirobot based on dielectric elastomers. The maximum and minimum power consumptions of the millirobot are 71.6 mW and 85.9 μW, respectively. The robustness of the millirobot is reflected in its mechanical load stability carrying a 78 g mass (97.5 times of its weight) and its cryogenic tolerance. This work is believed to be beneficial to the design of various robust electromechanical devices with low driving voltage.
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