Para satisfacer las necesidades de actuadores de precisión dentro de los sistemas de inspección de obleas y los sistemas ópticos del microscopio electrónico de barrido en el campo de la fabricación micro-nanoelectrónica, este estudio propone un actuador piezoeléctrico de tipo adhesión-deslizamiento con accionamiento a través de macro-micro-nano escalas. Primero, se detallan el diseño de las estructuras del estator y rotor del actuador y su principio de funcionamiento, optimizando los parámetros dimensionales del estator mediante simulación por elementos finitos. Luego, se construyó un modelo dinámico del actuador para analizar sus características de paso. Los resultados de la simulación dinámica muestran que el actuador posee capacidad de desplazamiento por pasos microscópicos. Finalmente, se fabricó un prototipo y se montó un sistema de pruebas para evaluar su desempeño de salida. Los resultados experimentales indican que la velocidad máxima sin carga es de 20,3 mm/s, el desplazamiento máximo por paso es de 15,82 μm, la resolución de posicionamiento alcanza los 70 nm, y la carga máxima es de 2,2 N, lo que satisface las demandas de accionamiento a escala cruzada para movimiento continuo de gran recorrido macroscópico, desplazamiento por pasos a nivel micrométrico y posicionamiento de alta precisión a nivel nanométrico. Este estudio proporciona una base teórica y experimental importante para la aplicación de actuadores piezoeléctricos de tipo adhesión-deslizamiento en el accionamiento de diafragmas dentro de sistemas ópticos de microscopios electrónicos de barrido y plataformas de inspección de obleas.

Actuador piezoeléctrico de adhesión-deslizamiento;Escalas cruzadas;Posicionamiento preciso;Modelado dinámico