航天中MEMS斯特林制冷机

　　斯特林制冷，一种现有的热控制理论，在理论上可以实现最大效率的制冷。作为最少的组成部分，一个斯特林制冷机有密封的容器和少量气体作为工作媒介。一个自由活塞的斯特林制冷机组利用活塞压缩内部气体，利用排出器将气体从冷的一边向热的一边移动，此时发生热损耗。

　　斯特林制冷机已经应有在许多空间计划中。长寿命的斯特林制冷机，不论是单级还是双机工作，可用作制冷设备的探测器。在空间应用上，红外波长和亚毫米图像设备的发展，需要未来在振动、电磁干扰和温度稳定上有所进步。斯特林制冷机将用于许多其他NASA计划中，如地球科学、天文学、微重力研究、星际科学研究和人类探索计划。这些对流制冷机设计有很长的任务寿命，高可靠性，低振动，尺寸小，质量轻，并且效率高。典型的制冷机重大约15kg。

　　当航天器尺寸减小，换热器的结垢问题变的突出，在小型航天器上解决大功率换热问题变的更加困难。半导体工艺的能力加速进步，特别是微型系统的封装，提供了制冷技术向MEMS领域发展的机遇。已经有些应用于微型航天器计划的基于MEMS的制冷系统被提出来。

　　Nakajima和他的小组研制出一种微型斯特林循环发动机，具有很高的热效率，这个发动机填充少量气体，可以在任何热源下工作，并且反向驱动后作为有效的制冷系统。热力效应机械之心器通常需要重新迁移热能，使其回复到以前的条件。由于热损耗与冷却量直接相关，因此微结构的热循环发生要远比宏观结构快。

　　与此同时，NASA的研究中心制造出一种主动冷却和温度控制的MEMS器件。该主动冷却器件目的是服务于未来纳米或微米卫星计划，预测效率比现有的热电制冷机都要好。GRC的MEMS器件使用斯特林热力学循环，直接在一个热载荷表面提供冷却和加热。改器件卡在冷却模式下严格控制温度，并能够在毫秒级进行冷却或加热模式的切换，精确控制温度。可将这种直走和装配技术应用到半导体加工行业中。这种MEMS制冷机优点包括：微米级别的可伸缩性，模块化以提供能力，低温的分辨，接口简单，减少错误模式和引动最小振动。

　　JHU/APL对工作模式的MEMS制冷器件进行了组装和蓄热室性能测试。改蓄热室尺寸为1cmX1cm。有Polar Technologies Commercial为NASA制造。压电驱动器(非MEMS)用来驱动模的压缩和伸展，膜时该装置唯一可动部分。膜偏离蓄热室的区域，以正弦移相控制的方式生产斯特林循环。