اشتراک گذاری با دوستان
وضعیت: بسته
شماره سند:
تاریخ انتشار: 1402/08/27
مهلت ارسال پیشنهاد: 1402/09/14
فرصت‌ها: براساس پیشنهاد‌ها قابل مذاکره خواهد بود.
تماس : 02166539734 – 02166533864
ارسال پروپوزال‌ها: https://ghazal.inif.ir
خلاصه فناوری
یکی از کاربردهای عملگرهای پیزوالکتریک، قابلیت موقعیت‌دهی آن‌ها در مقیاس میکرو و نانو است. اگرچه چالش اصلی این عملگرها، دامنه حرکتی بسیار محدود آن‌ها (چندصد میکرومتر) می‌باشد. این محدودیت منجر به توسعه نسل جدیدی از عملگرها با دامنه حرکت بزرگ‌تر، رزولوشن حرکتی میکرو و نانو، سرعت پاسخ و رزولوشن بالا شد و موتورهای پیزوالکتریک شکل گرفتند.
موتورهای پیزوالکتریک در صنایع مختلف از جمله ابزارهای دقیق پزشکی، ابزارهای جراحی، چشم‌پزشکی، سیستم‌های متمرکزکننده نوری، آندوسکوپی، صنایع هوافضا، ربات‌های جراح و سیستم‌های موقعیت‌یابی فوق دقیق کاربرد گسترده‌ای دارند. هدف طرح پژوهشی حاضر، دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت موتور پیزوالکتریک جهت موقعیت‌دهی دامنه بزرگ با رزولوشن حرکتی میکرو و نانو است.
درباره تیم پژوهشی
ردیف | نام و نام خانوادگی | رشته و مقطع تحصیلی | وضعیت فعلی | همکار/ مشاور طرح |
1 | حامد غفاری راد | دکتری مهندسی مکانیک | دانشیار دانشگاه امیرکبیر | مجری |
2 | فاطمه کریمی | کارشناسی ارشد مهندسی مکاترونیک | مسئول آزمایشگاه حسگرها و عملگرها | همکار |
3 | محمد آزادخانی | دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک | دانشجو | همکار |
4 | ابوالفضل غلامی | دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک | دانشجو | همکار |
سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
تیم پژوهشی مذکور، مستقر در “آزمایشگاه حسگرها و عملگرهای مبتنی بر مواد هوشمند” واقع در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر می‌باشند. اعضای این تیم از برترین دانشجویان مقاطع کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری تشکیل شده است. این تیم با راهبری دکتر حامد غفاری‌راد، دانشیار دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تاکنون به نتایج قابل توجه آزمایشگاهی و صنعتی در حوزه طراحی و ساخت سنسورها و عملگرها بر پایه مواد هوشمند دست یافته‌اند که برخی موارد در قالب پروژه‌های صنعتی به جامعه صنعتی تحویل داده شده است.
ضرورت مسئله
موتورهای پیزوالکتریک به دلیل داشتن دقت بسیار بالا، حرکت با سرعت ثابت، خود قفل بودن، عدم لقی، عدم نیاز به روغن‌کاری و ابعاد کوچک، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند که از جمله این کاربردها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سامانه اتوماسیون تصویربرداری پزشکی جهت اسکن دقیق لام‌های آزمایشگاهی
- سامانه‌های درمانی لقاح مصنوعی جهت حرکت دقیق سوزن و تزریق سلولی
- سامانه‌های میکروفلوئیدیک جهت ایجاد بستر حرکت میکروسیال
- تزریقهای دقیق سلولی و قیچیهای جراحی برای برش سریع بافت و انعقاد همزمان خون
- صنایع اپتیک، لیزر و تصویربرداری فوق دقیق جهت تنظیم تصویر و نور
- ساخت تراشه‌های الکترونیکی بسیار کوچک، برای توزیع خمیر لحیم‌کاری در محل مورد نظر
- صنایع MEMS جهت دستکاری اجزا و تجهیزات
در این طرح، پس از دستیابی به دانش فنی و ساخت نمونه موتور خطی پیزوالکتریک، امکان استفاده از آن توسط تولیدکنندگان محصولات با دانش فنی بالا فراهم میشود که نقش مهمی در توسعه صنایع پزشکی، میکروفولوئیدیک، ابزار دقیق، اپتیک و غیره خواهد داشت.
مسئله اصلی تحقیق
موتورهای خطی پیزوالکتریک دارای الگوهای حرکتی متعددی هستند تا در نهایت بتوانند حرکت محدود عملگرهای پیزوالکتریک را به حرکت نامحدود پیوسته با حفظ رزولوشن حرکتی تبدیل نمایند. در این راستا چالش اصلی، طراحی مکانیزم منعطف جهت تقویت دامنه پیزوالکتریک است. طراحی و تحلیل این مکانیزم باید توسط نرم‌افزارهای المان محدود برای بررسی میزان جابهجایی، سختی و تنش ایجاد‌شده در مکانیزم صورت گیرد و در نهایت با آنالیز مودال، ساختار مکانیزم بهینه انتخاب شود. پس از اطمینان از صحت نتایج المان محدود مکانیزم و مناسب بودن الگو و ساختار موتور خطی، موتور پیزوالکتریک ساخته میشود. در گام بعدی با راه‌اندازی موتور پیزوالکتریک و تحلیل فرکانسی برای تعیین فرکانس بهینه، تستهای تجربی برای بررسی عملکرد سیستم انجام میگیرد و در نهایت با استفاده از روشهای کنترلی، موقعیت‌دهی دقیق با رزولوشن میکرو و نانو توسط موتور خطی ارزیابی میشود.
مراحل انجام پژوهش به شرح زیر است:
- طراحی مفهومی (طراحی مکانیزم منعطف، طراحی مکانیزم پیش بار، طراحی بدنه و اتصالات)
- شبیه‌سازی عددی و تحلیلی
- ساخت نمونه آزمایشگاهی
- مکانیزم پیزوالکتریک و بدنه موتور
- قطعات تماسی سرامیکی
- راه‌اندازی موتور خطی پیزوالکتریک
- کنترل و موقعیت‌دهی دقیق
- صحه‌گذاری نمونه ساخته‌شده
- تست و عیب‌یابی
- بازطراحی و بهینه‌سازی
- نمونه نهایی و صحه‌گذاری عملکرد
مزایا
- موقعیت‌دهی دامنه بزرگ با رزولوشن میکرو و نانو
- امکان تولید انبوه محصول
- امکان رقابت با نمونه‌های خارجی
کاربردها
- موقعیت‌دهی بسیار دقیق لنزها و پرتوهای لیزری در صنایع اپتیک
- طراحی و ساخت المان‌های میکروفلوئیدیک در مطالعه ساختارهای دارورسانی
- توزیع دقیق و سریع مقدار دارو
- موقعیت‌دهی فوق دقیق لنز در سامانه تصویربرداری خودکار لام‌های پزشکی
- موقعیت‌دهی دقیق لنز دوربین در تصویربرداری‌های دقیق
خروجی‌های مورد انتظار تحقیق
- دانش فنی طراحی و ساخت نمونه موتور پیزوالکتریک جهت موقعیت‌دهی دامنه بزرگ با رزولوشن حرکتی میکرو و نانو با مشخصات ذکر شده:
- تعداد درجات آزادی یک درجه
- دامنه حرکت 12cm
- رزولوشن حرکتی 0/1 میکرومتر
- تکرارپذیری حرکت 1 میکرومتر
- بیشینه سرعت خطی پایدار20mm/s
- ولتاژ کاری 15-140 ولت
هزینه و زمان اجرای طرح
- هزینه اجرای طرح در بازه 600 تا 800 میلیون تومان برآورد میشود.
- مدت‌زمان اجرای طرح بین 11 تا 13 ماه برآورد میشود.
تسهیم مالیک فکری
- مالکیت معنوی: مشارکت‌کننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سـهیم خواهـد بـود و انتشـار مقالـه مشـترک توسـط مجری و مشارکت‌کننده در ژورنال‌های داخلـی و خارجـی، ارائه مقالـه در کنفرانس‌هـا و سـمینارها بـا موافقـت و اشـاره بـه نـام همـه دست‌اندرکاران مجـاز خواهـد بود.
- مالکیـت منافـع مـادی: سهم مشارکت شرکت/شتاب‌دهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و با توجه به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل‌مذاکره و توافق است).
ارسال درخواست
- درخواست‌های مشـارکت صرفاً بایـد در چارچوب موردنظر صنـدوق نوآوری و شـکوفایی، تدویـن و حداکثـر تـا تاریـخ 1402/09/14 در سـامانه غـزال صنـدوق نوآوری و شـکوفایی به نشـانیinif.ir ثبت شوند. درخواست‌هایی کـه در چارچوبـی غیرازآن، یـا بـه روشهای دیگـر بـه دسـت صنـدوق نـوآوری و شـکوفایی برسـند، وارد فراینـد ارزیابـی نخواهنـد شـد.