机械执行器随着氧气进出而扩大和收缩

该系统依赖于类似于当今许多可充电电池中使用的氧化物材料，因为在充电和放电循环期间离子移入和移出材料。无论离子是锂离子，在锂离子电池的情况下，还是氧离子，在氧化物材料的情况下，它们的可逆运动导致材料膨胀和收缩。

这种膨胀和收缩可能是影响电池或燃料电池可用寿命的主要问题，因为体积的重复变化可能导致裂缝形成，可能导致短路或性能下降。但对于高温执行器而言，这些体积变化是理想的结果，而不是不受欢迎的副作用。

本周在麻省理工学院研究生杰西卡•斯沃尔(JessicaSwallow)的“自然材料”杂志上发表的报告中描述了这些发现。KrystynVanVliet，Michael(1949)和SonjaKoerner材料科学与工程教授;HarryTuller，材料科学与工程教授;和其他五个人。

“这些材料最有趣的是它们在高于500摄氏度的温度下起作用，”Swallow解释道。这表明它们可预测的弯曲运动可以被利用，例如，用于核反应堆内的维护机器人，或喷气发动机或航天器发动机内的致动器。

通过将这些氧化物材料与尺寸保持恒定的其他材料耦合，可以制造在氧化物膨胀​​或收缩时弯曲的致动器。这个动作类似于双金属片在恒温器中工作的方式，其中加热使一种金属比另一种金属膨胀得更多，导致粘合带弯曲。对于这些测试，研究人员使用一种复合物PCO，用于掺杂镨的氧化铈。

用于通过施加电来产生运动的常规材料，例如压电装置，在这样的高温下几乎不能工作，因此新系统可以开辟新的高温传感器和致动器区域。研究人员表示，这类设备可用于在这些炎热环境中打开和关闭阀门。

VanVliet说，这一发现是由于她和她的同事多年来开发的高分辨率，基于探针的高温条件机械测量系统的结果。该系统提供“材料运动的精确测量，这里直接与氧气水平相关”，她说，使研究人员能够准确测量氧气如何循环进出金属氧化物。

为了进行这些测量，科学家首先在基板上沉积一层薄薄​​的金属氧化物，然后使用检测系统，该系统可以测量纳米级或十亿分之一米的小位移。“这些材料很特别，”她说，“因为它们'吸入'氧气进出，并改变体积，导致基材弯曲。”

虽然他们使用一种特定的氧化物化合物证明了这一过程，但研究人员表示，这些研究结果可以广泛应用于各种氧化物材料，甚至可以应用于氧气以外的其他种类的离子，进出氧化层。

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