Piëzo-elektrische materialen produceren een kleine verplaatsing met grote kracht en hoge reactiesnelheid bij toepassing van een elektrisch veld. Daarom worden deze materialen op grote schaal gebruikt. In dit project fabriceren we piëzo-elektrische materialen met een hoge restvervorming om een Smart Hysteretic Piezoelectric Actuator (SHPA) te ontwikkelen. Met deze aanpak blijft het piëzo-elektrisch element in de gewenste vervorming zonder constante toepassing van het elektrisch veld, waardoor het stroomverbruik daalt en de levensduur van het systeem toeneemt.
Zo bevatten moderne auto's meer dan een dozijn piëzo-elektrische apparaten en zijn verschillende medische systemen afhankelijk van het piëzo-elektrisch effect (echografiescanners, ultrasone systemen, enz.). Daarom spelen piëzo-elektrische actuatoren een belangrijke rol in de ontwikkeling van nieuwe technologieën en slimme systemen. Dergelijke actuatoren vereisen echter een constant elektrisch veld gedurende de tijd dat de vervorming van het materiaal gewenst is. Dit verhoogt het stroomverbruik van het apparaat, vermindert de levensduur van de actuator en bemoeilijkt het elektronische ontwerp van het systeem, naast andere gevolgen.
In dit multidisciplinaire onderzoek, waarin materiaalkunde en engineering worden gecombineerd, gebruiken we een mechatronische engineering-benadering om de SHPA in industriële lithografiesystemen te implementeren, om de prestaties te verbeteren en op te schalen naar een groot aantal actuatoren. De ontwikkeling van SHPA is gebaseerd op een vervormbare spiegel voor toepassing in toekomstige ruimtetelescopen van SRON en RUG. Wij voorzien een bredere waaier van toepassingen zoals apparaten voor het 'oogsten' van energie, MEMS/NEMS, biomedische systemen en apparaten met een laag vermogen voor IoT en draagbare elektronica. Het consortium dat wordt geleid door Dr. Mónica Acuautla Meneses, bestaat verder uit Prof. Bayu Jayawardhana en Prof. Beatriz Noheda van de Rijksuniversiteit Groningen, Dr. Robert Huisman (SRON) en industriële partners.