德国萨尔大学(Universität des Saarlandes)近期展示了一款革命性的无电机真空泵原型,该设备采用双驱动薄膜技术,彻底摆脱了对传统电机、压缩空气、润滑剂及额外传感器的依赖。这项由保罗·莫茨基(Paul Motzki)教授领导的团队研发的创新技术,利用仅50微米厚的硅基弹性薄膜,通过施加电压即可实现泵体的强力振动、升降或保持静止,为工业真空应用提供了全新的解决方案。
该技术的核心在于介电弹性体薄膜,其厚度相当于人类发丝。当研究人员施加特定电压时,薄膜上的导电电极层会产生静电吸引力,导致薄膜压缩并横向扩展。这种物理形变使得薄膜能够像微型电机一样执行推、拉等动作。与传统需要庞大电机或空气压缩机的系统相比,这种薄膜驱动技术不仅体积小巧、重量极轻,还能实现传统工艺无法达到的超薄平面几何结构,例如类似智能手机的扁平化设计。
在性能方面,该团队在汉诺威工业博览会上展示了最新的双驱动原型。与去年单驱动版本不同,新款真空泵在两个泵腔内均配备了薄膜驱动器。这两个驱动器既可以并联也可以串联工作:并联时增加流量,串联时提升压力。更巧妙的是,两个驱动器可交替作为配重,确保动力输出不衰减,从而在玻璃罩内实现快速、循环的连续真空抽取。数据显示,2025年单泵**压力可达300毫巴,而新款双驱动泵已能实现低于200毫巴的更高真空度,且通过串联更多薄膜可进一步根据应用场景定制性能。
该技术在工业应用中的优势显著。首先,它无需稀土金属和铜,也不使用润滑油,使其完全适用于对洁净度要求极高的无尘室和无菌环境。其次,由于仅在动作时消耗电能,其能效极高。此外,薄膜泵运行时的静音特性,有望大幅降低现代工厂车间的背景噪音。莫茨基教授指出,薄膜本身即具备传感器功能,通过监测电容变化即可**感知形变,结合机器学习算法,系统能自动规划运动序列,甚至能自我诊断是否发生异物堵塞或真空抽取失败。
目前,该团队已成立子公司Mateligent GmbH,旨在推动技术从实验室走向大规模工业应用。除了真空泵,该技术还广泛应用于机器人夹爪、扬声器、智能手机触觉反馈及智能纺织等领域。在汉诺威展会上,研究团队正积极寻求合作伙伴,以加速该技术在包装机械、机器人技术及医疗设备等领域的商业化落地。该研究项目得到了欧盟、德国科研基金会(DFG)及萨尔州政府等多方资助,显示出欧洲在智能材料领域的深厚积累。