奈米銀

生活中的銀

銀的化學性質穩定，表面不易氧化，而能常保光澤。又因為質地柔軟富延展性，容易加工成各種飾品，再加上稀有性，使得金屬銀有貨幣的價值。例如西班 牙在大航海時代，就曾把南美殖民地所產的銀運回歐洲。另外中國在清末向英國購買鴉片或條約賠款，也都用白銀支付，可見白銀在當時是國際貿易認可的貨幣。

純銀又稱為足銀（即銀含量不小於千分之九百九十），由於過於柔軟，製品很容易因外力而變形，因此一般的飾品常使用 925 銀，藉由添加少量銅來改善它的機械性質。全世界對銀的需求主要在三個領域：電子工業（約 42％）、珠寶與銀器（約 28％）、以及相片製造（約 21％），不過後者的需求會隨著數位相機的普及而逐漸減少。

金屬銀有許多非常優異的特性，例如它的導熱與導電的性質，甚至略優於銅，還有對光的反射性能也很好。許多頂級的音響玩家，為了得到較低的電阻界面，甚至使用鍍銀等級的喇叭線。另外一些光學儀器也使用鍍銀的鏡面做為反射鏡。

再者，銀的化合物如氯化銀、溴化銀等對光線特別敏感，容易因受光還原出金屬銀而變黑。利用這個特殊的性質，銀被大量使用在底片、相紙上。在電子工 業方面，銀則多應用於被動元件的電極燒製，例如以含有銀粉的漿料印刷出導電線路，利用高溫燒去其他的有機物，銀粉藉由再結晶而形成導電線路，汽車的除霧線 也是如此製造的。

奈米尺度的銀微粒

一個奈米等於十億分之一米，大約是分子或 DNA 的大小，或是頭髮直徑的十萬分之一。奈米粒子一般是指小於 100 奈米的微粒，當材料小至奈米尺寸時，單位體積的表面積會大幅增加，因此有較高比率的原子位於材料表面，而使其具有高度的化學活性。另外，在如此小的尺度 下，原子或周邊的電子會出現量子效應，其行為與巨觀材料不同。這些特性使得奈米科技成為熱門的研究領域，研究人員也積極尋求這些特殊性質的新用途。

然而怎樣才能得到這些奈米粒子呢﹖方法之一是機械研磨法，也就是「由上往下」的方式。試想要如何把銀飾「磨」成像墨水一樣的「漿」呢？單純的機械 研磨當然難以達成這一目標，因為傳統機械研磨的極限大約在 100 奈米，而且成品的粒徑分布很寬，應該無法做出均勻的奈米級銀漿。

另外是採用「由下往上」的觀念，也就是在銀離子溶液中，利用化學還原劑或光線的照射激發，使銀離子獲得電子而變為金屬態的銀。奈米銀就是指奈米尺 度的金屬態銀。英國化學家法拉第就曾製作出金、銀的奈米粒子，當時稱之為膠體。由於缺乏先進的分析儀器，對金屬膠體並未做進一步的探究，不過當時他確知製 作出的是金屬粒子，而且粒徑很小，可以穩定懸浮在液體中。

在製作奈米銀的過程中，最重要的關鍵在於如何避免金屬微粒繼續長大，或者因彼此凝聚而變大，其中有不少的化學技巧可以使用，尤其是各種保護劑的應 用，這些保護劑會吸附在微粒的表面上，抑制它們的成長或凝聚。但是有些保護劑因為會選擇性地吸附在特定晶面上，使得長出來的銀微粒具有特定的形狀，例如球 形、三角形、絲狀或四方形的晶體。

當合成的奈米銀粒徑小於 50 奈米時，在布朗運動的作用下，銀粒子足以抗拒地心引力，而保護劑可以抑制粒子間的凝聚變大，因此可以得到穩定的懸浮液體，短時間內，甚至長達數周，都不會有明顯的沉澱現象。

若把奈米銀稀釋，可得到澄清透明的亮黃色液體，這是因為奈米銀在波長410奈米附近有特定的光譜吸收峰。當金屬粒子粒徑遠小於入射光波長時，表面 電子因受到入射光的激發，引起集體式的偶極振盪，造成表面電子偏極化，稱為「表面電漿共振」。這種表面電漿共振現象會隨著金屬的種類、粒徑、形狀及分散溶 劑的不同而有所差異，黃色是奈米銀所獨有，奈米金則是紅色。但這是在稀釋狀態下，若濃度增加，外觀顏色則由黃褐色變為墨綠色。

在電子產業上的應用

噴繪連接導線：試想若能像印表機噴印照片一樣來製作電路板，不知該有多方便。由於奈 米銀顆粒非常微小，透過噴墨頭布線應是可行的方法。採用噴墨技術進行生產有什麼好處呢？目前工業上多使用光阻曝光與蝕刻來製作電路板，製程複雜、成本又 高。若能改用金屬微粒噴墨法，則可以省去光阻劑的曝光及後續的蝕刻程序，因此適合品種多、產量少的製程，更可以節省材料與簡化步驟。目前以噴墨技術利用奈 米銀墨水製作導線的方式已證實可行。

不過噴墨導線技術還沒有達到可生產的水準，還有若干問題，例如由於材料熱膨脹誤差所造成的斷線和變形、金屬材料與基板的黏著力還有待改善、在溫度 變化下電子遷移的問題等。此外，使噴墨裝置正常噴射所需的材料分散技術與黏度控制，目前也還不夠完善。雖然如此，噴墨仍然可能成為未來電路與晶片製造的重 要技術之一。

噴繪被動元件：奈米銀噴墨塗布也可能應用於積層陶瓷被動元件的製程。一般多層積層陶 瓷電容需要有薄的導電層與介質層，使產品能有更高的層數。當前世界最高生產水準的介質厚度是四微米、容量是 100 微法拉以上的陶瓷電容。如能使用噴墨技術製作奈米銀微粒的導電層，再配合奈米陶瓷介電材料噴墨技術，單層電容總厚度可小於一微米。如此一來便有機會在1毫 米的厚度內製作超過 1,000 層的高容量電容器，當然這還有待研究人員的繼續努力。

由於可經由電腦控制噴塗導電層與介電陶瓷材料，因此噴塗技術也可用於製作較複雜的整合型被動元件，如天線、濾波器、阻抗匹配電路等。如果這種技術開發成功，不但積層陶瓷元件可以縮得更小，製程也會更簡單。

隱身塗料

在過去，反射用的銀薄膜是透過像銀鏡反應的化學方法把銀沉積在基材表面上。由於奈米銀顆粒微小均一，使用一般塗布法就可使塗層達到鏡面的反射效果，施工方式簡易許多。

另因金屬銀膜對遠紅外線有高反射低發射的性質，若把奈米銀膠體直接噴塗覆蓋在高紅外線發射材料的表面上，可降低材料表面的紅外線輻射強度，使紅外線偵測器無法準確判斷是否為發熱源，而達到「隱身」效果，因此奈米銀有成為隱身塗料的潛力。

奈米銀催化劑

銀本身具有獨特的催化性質，特別是使用在烯類環氧化反應上，如乙烯反應成環氧乙烯，和甲醇選擇性氧化反應形成甲醛。它特殊的催化性質可歸因於銀易與氧分子形成化學鍵結。

近年來由於奈米科技的進步，工業界已可大量製作奈米銀。當銀顆粒尺寸縮小到奈米等級時，因為比表面積增大，活性也大幅提升，造成反應速率加快或反應溫度降低的效果，而成為具有商業競爭力的觸媒。因此可預期奈米銀會是觸媒產業的明日之星。

抗菌產品

近年來為了追求更安全衛生的環境，生活中的許多用品在設計時都把自潔抗菌等功能列入考量。抗菌劑的使用必須考慮安全性與環境保護，許多抗菌劑已經 使用了很長的時間，也發揮了抗菌的功效，但由於它們會持續釋放出毒性物質污染環境，這類的抗菌劑已逐漸被禁止使用，取而代之的是金屬銀的奈米粒子。

銀離子對於細菌的毒性及生物體的刺激性已是大家習知的事實，一般認為銀離子會使 DNA 失去複製蛋白質的能力，而且銀離子也會與蛋白質上的某些官能基形成鍵結，因而使蛋白質受損。奈米銀的抗菌效果又是如何達成的呢？它的抗菌機制為何？學者傾 向的解釋是金屬粒子表面有一層氧化物，氧化銀在水中會水解成銀離子與氫氧根離子，其中溶出的微量銀離子便是造成抗菌效果的根源。

2004 年 Sondi 等人曾使用自行合成的奈米銀粒子做為抗菌劑，測試它對大腸桿菌的抗菌效果。研究結果顯示與奈米銀接觸的大腸桿菌，細胞壁上產生了許多小孔洞，奈米銀粒子則累積在細胞壁上。細胞壁形成孔洞之後會使得細胞壁的透過度顯著增加，最後造成細胞的死亡。

抗菌纖維：每天穿在身上的貼身衣物，醫療用的床單被套、止血紗布等，都有抗菌的需 求，利用奈米銀抗菌技術可達到抑制有害病菌滋生的效果。從最常見的天然棉纖維到聚酯、尼龍等人造纖維，許多研究者用各種方法把奈米銀微粒散布到這些纖維 上，希望能製作出具有抗菌效果又耐水洗的纖維材料。

把奈米銀微粒均勻地散布到纖維上，主要有兩種方式。最常見的是在布料染整時以奈米銀懸浮液為染料，先把清潔的布料放入奈米銀懸浮液中浸漬，再加壓使懸浮液均勻吸收到纖維內，並壓除過多的液體，最後再控制乾燥過程把奈米銀微粒固定在布料纖維上。

另一種處理方式是直接在纖維表面上還原出奈米銀微粒。2003 年 Yuranova 等人曾使用電漿及紫外光對人造纖維進行表面改質，再把纖維浸漬在硝酸銀水溶液中，使銀離子與纖維表面上的官能基螯合後，加入還原劑使銀離子還原成金屬粒子，並且直接連結在纖維表面上。

抗菌骨骼癒合劑：應用於人體內的修補材料、治療藥劑最好都能具有抗菌功能，以避免治療環境中的細菌對組織造成感染。2004年Alt等人曾把奈米銀微粒混入骨骼癒合劑中，發現利用奈米銀做為抑制細菌滋生的抗菌劑中，可避免組織感染。

此外也藉由體外的毒性實驗，探討添加奈米銀的骨骼癒合劑對於成骨細胞生長的影響，以及對於成骨細胞的毒性。實驗結果顯示添加銀離子的骨骼癒合劑， 對於多種細菌具有顯著的殺滅效果，然而銀離子對於活體細胞的刺激性卻限制了它在臨床上使用的可行性。不過若改用奈米銀粒子，不但仍具有抑制細菌繁殖的效 果，它對於成骨細胞的生物毒性也遠低於銀離子。

奈米銀應用的未來

把銀奈米化後所得到的大表面積，會使銀的功能大幅增加，同時也因新功能的出現，連帶開發出許多奈米銀的新應用。例如均勻分散在溶液中的高濃度奈米銀膠體，可以利用噴墨技術製作導電線路，應用於電子工業中，取代步驟繁瑣且消耗許多化學材料的上光阻、曝光、顯影、蝕刻等製程。

此外，因為銀墨水容易塗布，所以也可利用銀微粒對遠紅外線有效反射的特性製作銀薄膜，使奈米銀粒具有做為隱身材料的潛力。不過來自奈米銀的抗菌效用，大概是目前最容易實現的應用領域，不少民生商品業已推出，希望藉由持續的研究，奈米銀可以為人們做出更大的貢獻。

顛覆傳統的無聲馬達──超音波馬達

何謂超音波馬達

超音波馬達是二十世紀七○年代提出的一種新型馬達，發展的歷史不過30年，卻已有許多不同結構的馬達陸續問世，特別是日本工業界更是積極投入這個 領域的研究開發，例如SHINSEI、CANON、SONY、SEIKO、NEC……等公司，都有許多關於超音波馬達的專利與應用。雖然目前超音波馬達的 應用尚不及常見的電磁馬達那麼普遍，但是它有一些電磁馬達所不能及的優點。在某些特殊場合使用超音波馬達，可以使工作效率大為提升。

閱讀本文後，讀者不妨試著找找看，周遭有哪些東西已經應用超音波馬達，以及在哪些場合也可能需要使用這種馬達。在了解超音波馬達之前，首先要知道 什麼是超音波。一般而言，人耳所能聽到的聲音頻率範圍大約在20赫茲～20千赫茲之間，而超過20千赫茲以上，人耳無法辨識的頻率便稱為超音波。

那麼究竟什麼是超音波馬達？其基本工作原理又為何？簡單地說，利用壓電材料輸入電壓會產生變形的特性，使其能產生超音波頻率的機械振動，再透過摩擦驅動的機構設計，讓超音波馬達如同電磁馬達一般，可做旋轉運動或直線式移動。

通常電磁馬達運轉時我們會覺得有雜音，這是因為馬達內部結構產生振動，而振動頻率恰好在我們耳朵可以感受的頻率範圍內。超音波馬達的振動頻率則設計在人耳所能聽到的範圍之外，所以當它運轉時我們感覺不到有聲音，因而覺得非常安靜，這是超音波馬達一個相當重要的特色。

神奇的壓電效應

在上面的說明中，我們知道壓電材料在超音波馬達內扮演著極為重要的角色，接下來將引導各位進入壓電的世界。壓電效應是一八八○年居里兄弟 （Jacques Curie, 1855-1941; Pierre Curie, 1859-1906）發現的，他們在研究晶體熱電現象與結晶對稱關係時，認為這個現象可能是由加熱時晶體體積發生變化所導致的。根據這個想法他們做了許多 實驗，發現電氣石或石英等天然礦石晶體受到壓力時，由於體積變化，在晶體表面會有微小電荷產生。

隔年，他們又發現當晶體置於電場中時也會造成體積上的變化，證明了這種現象是可逆的。這個發現開啟了一項新的研究領域，即「壓電效應的探討與應 用」。因為壓電效應是可逆的，所以把材料因體積變化而產生電壓的效應稱為「正壓電效應」；反之，材料因加入電壓而造成體積變化的效應稱為「逆壓電效應」； 而具有壓電效應的材料則統稱為「壓電材料」。

具壓電效應的材料除了天然的晶體，如石英、電氣石、羅德鹽等材料以外，還能以人工的方式製造，如氧化鋅、聚合物、陶瓷材料、複合材料等。其中陶瓷材料因為製造容易、可製成任何形狀、且其特性可隨組成做多樣性的變化等優點，目前已經成為壓電元件的主流。

一般而言，壓電陶瓷材料具有體積小、響應快速、位移量小、消耗功率低等特色。但也有一些使用上的限制，例如材質易脆等。雖然可以承受較大的正向壓 力，但是當它承受不均勻的力量時，也很容易造成材料的破壞。另外，其特性受溫度影響大也是一種限制，故而直接影響超音波馬達的性能。

目前壓電陶瓷材料應用的範圍相當廣。利用材料的正壓電效應可應用於感測器、點火器等；而逆壓電效應則可做成致動器、蜂鳴器、超音波轉換器等裝置。
很明顯地在超音波馬達中，主要是利用壓電陶瓷材料的逆壓電效應，從外部輸入高頻電壓訊號，就會產生高頻的機械振動。雖然壓電材料體積的變化量非常小，約微米甚至是奈米量級，不過透過一秒數萬次的振動放大，使得超音波馬達可以兼顧高位移解析度與長行程的特色。

超音波馬達的起源

在超音波馬達問世之前，實際上已有利用壓電材料振動特性來驅動的壓電馬達，惟其頻率並不限於超音波的範圍。早在一九四八年威廉和布朗就申請了「壓 電馬達」的美國專利；一九六一年寶路華鐘表公司研製出音叉驅動的手表；一九七○～一九七二年西門子和松下兩公司發展出線型壓電步進馬達，不過因為無法達到 較大的輸出力及效率，所以當時並沒有普遍地應用。

一九七三年美國IBM公司的巴特（H.V. Barth），首次提出利用壓電元件以超音波振動的方式來驅動的馬達，但因為磨耗上的問題，和之前的手表案例一樣，僅發表出來而沒有實際上的應用。幾乎同 時，俄國人V.H. Lavrinenko也設計了一些驅動原理相同的馬達結構；一九七八年瓦西里耶夫（P.E. Vasiliev）則是利用超音波轉換器作為馬達的驅動來源，不過都沒有發展出完整的馬達結構。

一九八○年日本指田年生（Toshiiku Sashida）研製出以振動片驅動的超音波馬達，具有較完整的馬達結構。至此，以壓電材料產生超音波振動來驅動馬達的概念就開始慢慢地發展起來。雖然因 為磨耗以及溫度上升等問題，使得這些超音波馬達仍然沒有實際的應用，不過已具有高精度、低速高轉矩等特色。

直到一九八二年，指田年生又發展出一種新型的超音波馬達驅動方式，在設計上已經考慮到磨耗的改善，這才是第一個真正達到具有商業應用價值的超音波馬達，且首先應用在照相機的自動對焦系統中，這也是目前使用超音波馬達最多的領域。

超音波馬達和電磁馬達的比較

超音波馬達突破了傳統電磁馬達的觀念，沒有了線圈與磁鐵，也就是不依靠電磁的相互作用來轉換能量。取而代之的是利用壓電陶瓷的逆壓電效應產生超音 波振動，透過摩擦來轉換能量。因為如此截然不同的作用原理，也造成了超音波馬達和電磁馬達之間迥異的特性。接下來讓我們來看看，超音波馬達和電磁馬達之間 有哪些不同的地方吧！

超音波馬達不受磁場干擾的影響

從馬達的結構我們可以明顯看出，超音波馬達沒有線圈與磁路的設計，當然在運轉時也就不會受到外界磁場的影響，而且其本身也不會有磁場產生。

在某些具有強磁場干擾的場合，例如磁浮列車上以及醫院裡的核磁共振設備中，磁場的干擾可能會造成電磁馬達失效；或是在極精密的儀器裡，使用一個電 磁馬達對儀器而言，可能會是一個磁場的干擾源，進而影響儀器的精密度。而超音波馬達的本質特性恰好能夠解決這些因磁場干擾而造成的問題。

超音波馬達有較大的保持扭矩

什麼是保持扭矩呢？即是在不輸入電壓的情形下，要讓馬達轉動所需施加的外力。一般的電磁馬達其保持扭矩較小，在切掉電源後，由於慣性力大於保持扭 矩，所以馬達不會立即停止。而超音波馬達因為其摩擦驅動的原理，所以保持扭矩相當大，若在運轉時突然切掉電源，馬達會立即停止，不會因慣性作用而繼續移 動。利用這個特點，我們可以輕易地做到快速且精確的定位，不但可以大幅增加系統的定位性能，更可以減少系統設計時的複雜度。

超音波馬達在低轉速時有較大的輸出轉矩，可直接驅動負載

這是超音波馬達另一個相當重要的特點，一般常見的電磁馬達若要達到低轉速時有大輸出轉矩的特性，通常要加上齒輪變速機構來降低轉速才能夠達成；而 超音波馬達不需要這類減速機構就能夠直接驅動負載，不但可以減少減速機構的重量與其所占的體積，更可以避免因為齒輪變速機構所產生的振動、衝擊與噪音等問 題。

另外，目前電腦中所使用的光碟機和硬碟機，磁頭的直線運動是使用電磁馬達和齒輪機構來實現的。在這樣的傳動系統中要進一步減小機構的體積，並提高 定位精度是相當困難的。如果利用直線型超音波馬達的直接驅動特性，製造出更薄、更小且高定位精度的傳動系統就不再是一件困難的事情了！

超音波馬達運轉較為安靜

本文前面已經提過，因為超音波馬達的振動頻率高於我們耳朵所能感受的範圍，而且不需要變速機構即可直接驅動，因此避免了機構振動所產生的噪音。所 以在某些需要安靜的場合，例如醫院、辦公室、圖書館……等場所，使用超音波馬達不失為一個不錯的選擇。在日本東京的市政辦公大樓中，便有使用超音波馬達驅 動的自動窗簾。

除了上述主要的特點外，超音波馬達還具有體積小、重量輕、響應快速、結構簡單……等特色。不過有優點也會有缺點，例如摩擦會造成磨耗的問題，而且由於超音波馬達使用壓電陶瓷材料，其材料特性也直接影響工作的性能。以下讓我們來看看超音波馬達還有哪些需要改進的地方吧！

超音波馬達不適合高速運轉

我們已經知道超音波馬達在低速運轉時的某些特性比電磁馬達好，但是在高速運轉的情況下是不是也一樣呢？答案是否定的！因為若我們拿同樣一片壓電陶 瓷接上固定的電壓時，可以發現到在不同的溫度下會有不同程度的體積變化，在超過了某一特定溫度後其壓電效應甚至會消失！又超音波馬達是以摩擦的方式來產生 運動，摩擦會生熱，轉速越快摩擦得越快，產生的熱量也越多，於是造成超音波馬達內部的壓電陶瓷材料溫度也就越來越高，進而影響輸出性能。所以超音波馬達不 適合用在需要高速運轉的場合。

超音波馬達使用壽命較短

因超音波馬達是利用摩擦驅動的方式運轉，有摩擦勢必會產生磨耗，長期下來摩擦介面會變得越來越光滑，所能產生的摩擦力也跟著變小，馬達所能輸出的 力也相對地變小。雖然目前有許多減少超音波馬達磨耗的設計以及較好的摩擦材料，不過和一般的電磁馬達相比，超音波馬達本質上還是無法比電磁馬達長壽。

超音波馬達定速控制的設計較為複雜

在前面提過超音波馬達在精密的定位控制上有其先天的優勢。但是在某些需要以固定速度運轉的場合，反而不如傳統電磁馬達適用，這是因為超音波馬達內 部的溫度與摩擦介面的摩擦係數會隨著操作時間及溫度而改變，亦即超音波馬達輸出的性能會因為運轉的時間不同而有所差異，還有因為正轉與反轉的動態特性亦不 大相同……等因素所造成的。因此，如果要用超音波馬達來達到精密的速度控制時，我們需要比電磁馬達更為複雜的控制設計才能夠達成。

超音波馬達成本較高

超音波馬達雖然結構簡單，但是目前的壓電陶瓷材料價格較高。此外，還需要配合使用較好的摩擦材料以及高頻的驅動器來使壓電陶瓷產生高頻振動，而良好的高頻驅動器在設計上較為複雜，所以價格也偏高。這些也是導致現今超音波馬達價格比電磁馬達高的主要原因。

根據超音波馬達的特點，在某些場合，例如低轉速時要有高轉矩輸出、間歇性的運動、空間形狀受限制、安靜以及其他特殊需求的場所，使用超音波馬達會 比電磁馬達更為合適。目前我們已經可以在照相機、手表、汽車、醫療設備、航太工業、精密定位設備、機器人、微型機械等領域裡找到超音波馬達的蹤跡。在未 來，超音波馬達甚至有可能取代部分的微、小型電磁馬達。

超音波馬達的應用

讓我們來了解超音波馬達目前有哪些成功的應用吧！日本的CANON公司最早將超音波馬達使用在照相機的透鏡驅動上，因為超音波馬達可以做成中空的 結構，使得對焦系統的結構變得簡單。而且由於直接驅動的特性，沒有減速齒輪的慣性以及噪音。此外，當電源切斷時，馬達會立即停止不再移動，具有高度的制動 性，不但對焦快速而且準確，大大提升了照相機的對焦性能。

這麼好用的馬達當然不會只由CANON公司所獨享，其他如NIKON、MINOLTA、OLYMPUS等公司都推出使用超音波馬達驅動的鏡頭。另外，SIGMA公司在大口徑的望遠鏡中也使用到超音波馬達。

日本SEIKO公司已研發出小型的超音波馬達，其大小分別為直徑4.5毫米、厚度2.5毫米和直徑8毫米、厚度4.5毫米兩種。它們可用於手表上的日曆驅動和振動提示功能，並且已有一系列的產品。

超音波馬達因為體積小、重量輕、比同尺寸的電磁馬達能夠輸出更大的力，又不受磁場影響，舉凡在太空梭、無人探測船、人造衛星……等上面，超音波馬 達都有很大的發展空間。美國航空暨太空總署已經成功地將超音波馬達應用在無人探測船的機械手臂上，所使用的超音波馬達比同功能的電磁馬達減輕了40％的重 量！

另外，北京清華大學亦研製了世界上最小的超音波馬達，直徑只有1毫米，長5毫米，重量僅有36毫克。在未來或許可以發展出微型機器人，能夠攜帶藥物或微型機械，在人類的身體中進行如血管清除及藥物投射等工作。

除了以上的應用以外，由於超音波馬達的位移解析度可以達到次微米甚至是奈米級的精度，所以未來在一些精密儀器、醫療設備以及半導體製造設備中，超音波馬達會是個不錯的選擇！

看到這裡，各位是不是對超音波馬達有了基本的認識呢？原理其實非常的簡單，而且也有其獨特的地方，然而綜合超音波馬達的特性以及成本上的考量，目 前還是不可能完全地取代電磁馬達。不過如果結構設計合理，應用場合選擇得當，超音波馬達可以和電磁馬達相互截長補短，獲得更廣泛而有效的應用。

金屬氫

金屬氫是一種簡併態物質，是雙原子分子H₂的同素異形體。當氫氣被充分壓縮，經過相變後便會產生金屬氫。 固態金屬氫是由原子核（即質子）組成的晶體結構，其原子間隔小於玻爾半徑，與電子波長長度相當（參見德布羅意波長）。電子脫離了分子軌道，表現為一般金屬中的傳導電子。而在液態氫中，質子沒有晶格次序，質子和電子組成液態的系統。

金屬化的所需的壓強

雖然氫元素位於元素周期表鹼金屬列頭，但氫氣在常態下並不是鹼金屬。在1925年，物理學家E·P·維格納和Hillard Bell Huntington預測，在250 000個大氣壓（約25GPa）下，氫原子失去對電子的束縛能力，呈現出金屬性質。此後的實驗表明，對壓強的最初估計不足。理論計算表明使氫氣金屬化需要更高的壓強，但是仍然是可通過實驗可得到的。

愛丁堡大學極限和科學中心教授Malcolm McMahon指出，他們正在研究產生5 000 000大氣壓的技術（大於地球中心的壓強），希望能產生金屬氫。

液態金屬氫

質子質量是⁴He的四分之一。在常壓下，由於高零點能，質子在絕對零點附近也呈現液態。同樣的，質子在密集的狀態下，零點能也很高，在高壓縮狀態下，有序能會降低。壓縮氫的最高熔點目前還處於爭論之中。

超導性

N. W. Ashcroft提出，金屬氫在常溫下（290K）也可能是超導體。

實驗進展

世界各國正通過多種途徑來產生超高壓製取金屬氫。比較成熟的有兩種方法，一種叫動態壓縮法，即是從強磁場中採用快速衝擊壓縮，獲取高壓來製取金屬氫。另一種叫靜態壓縮法，即產生100～200萬大氣壓的靜態高壓，壓縮液氫來製造金屬氫。

動態壓縮

1996年3月，勞倫斯利福摩爾國家實驗室的科學家報導他們無意中得到了可辨別的金屬氫，其溫度是1000K和壓強超過1 000 000大氣壓（大於100GPa）。

太空中的金屬氫

金屬氫被認為會存在於一些大質量的行星內部，如木星，土星，和一些新發現的太陽系外行星等，由於行星內部實際溫度溫度要高於以前的理論預測，因此，金屬氫可能比預計的更多和更靠近行星表面。

原子能

慣性約束聚變中涉及使用雷射束轟擊氫同位素。對極限條件下氫氣的性質的了解能幫助增加效率。

能源

有可能產生大量的金屬氫的實際用途。有理論稱亞穩態金屬氫（簡稱MSMH）在壓力釋放之後，可能不會立即恢復成普通氫氣。

MSMH是個有效而且乾淨的能源，最終產物只有水。MSMH燃燒時，會比普通氫氣更劇烈，將會釋放九倍於普通氫，五倍於目前太空梭燃料（液態H₂/O₂）的效果。 但是，勞倫斯利弗莫爾的實驗過於簡單，還不能確定亞穩態的金屬氫是否存在。