三角放大型压电陶瓷微纳米驱动机构

提出了一种基于小压电陶瓷条的三角放大型微纳米驱动机构。该机构由两个1.6 mm×1.6 mm×5.0 mm的小压电陶瓷条、三角对称型伸缩臂、大顶角柔性铰链（扫描端）及基座组成，由小压电陶瓷条驱动伸缩臂运动，基于大顶角三角形的放大原理，获得高放大倍率的扫描端输出位移。理论分析与有限元仿真表明，当三角对称型伸缩臂与底边的夹角为6°时，扫描端的位移量与小压电陶瓷条的伸缩量之比可达9倍左右；当驱动电压为80 V时，相比于小压电陶瓷条的伸缩量3.2μm，扫描端的位移量理论值可达29.5μm。显微运动测量实验表明，在相同驱动电压下，扫描端的实际位移量达到26.6μm，实际位移放大倍数达到8.3倍。将该机构作为原子力显微镜的慢轴扫描器，成功实现了基于小压电陶瓷条的宽范围原子力显微镜扫描成像（4μm×26μm），具有良好的分辨率、对比度和线性度。该机构具有原理新颖、结构简洁、成本低廉、性能优越等特点，可望在光学、精密机械及微纳米技术领域获得广泛的应用。