Naukowcy wkroczyli na nowe grunty, wykorzystując fale dźwiękowe do podniesienia obiektu ze sztywnej, odbijającej powierzchni.
Może wydawać się to futurystyczne, ale pomysł wykorzystania fal dźwiękowych do lewitacji maleńkich obiektów jest czymś, co zademonstrowaliśmy na wiele interesujących sposobów. Naukowcy z Japonii dodali teraz do listy kolejną, która może przybliżyć tę eksperymentalną technologię nieco bliżej do praktycznego zastosowania, demonstrując po raz pierwszy, w jaki sposób może ona podnosić małe kulki polistyrenowe ze sztywnej powierzchni.
W ostatnich latach próbowano stworzyć różne rodzaje „pęsety dźwiękowej”, które wykorzystują precyzyjnie skierowane fale dźwiękowe do unoszenia kropelek wody, wyhodowanych w laboratorium chrząstek, a nawet wykorzystujących „akustyczne wiązki traktorowe” do podnoszenia stosunkowo dużych obiektów. Wszystkie działają za pomocą przetwornika, który wysyła fale dźwiękowe w dół w kierunku wklęsłego reflektora, który odbija je z powrotem w górę i powoduje, że spotykają się w środku, tworząc nowy rodzaj fali z wystarczającym ciśnieniem, aby utrzymać małe przedmioty na miejscu.
Naukowcy z Tokyo Metropolitan University starali się przełamać nowe możliwości w tej dziedzinie, opracowując system akustycznej pęsety, który może podnieść przedmiot ze sztywnej powierzchni, która odbija dźwięk, w tym przypadku z drewnianej deski. Wymagało to opracowania nowatorskiego, półkulistego układu przetworników ultradźwiękowych oraz pokonania przeszkód technicznych związanych z dokładnym sterowaniem zmiennymi falami dźwiękowymi w czasie rzeczywistym w sposób umożliwiający lewitację małych obiektów nad powierzchnią platformy.
Aby rozwiązać ten złożony problem, zespół podzielił półkulisty układ przetworników na osiem bloków i odwrócił polaryzację połowy w każdym bloku. Faza i amplituda fal dźwiękowych pochodzących z każdego bloku zostały indywidualnie zoptymalizowane, umożliwiając systemowi generowanie pułapki akustycznej w bardzo określonej pozycji, którą można przesuwać, zmieniając zachowanie poszczególnych bloków.
Zostało to zademonstrowane w serii symulacji, a następnie w eksperymentach z wykorzystaniem tablicy do podnoszenia i lewitacji kulki polistyrenowej o średnicy zaledwie trzech mm (0,11 cala) nad drewnianą deską.
Technika nie była idealna, ponieważ piłka nie podnosiła się za każdym razem, a czasami się rozpraszała, ale naukowcy mają nadzieję, że uda im się to poprawić, pracując nad praktycznymi zastosowaniami tej technologii. W każdym razie jest to pierwsza demonstracja „bezkontaktowego zbierania cząstki na sztywnym stoliku z odbiciem za pomocą wielokanałowego, sterowanego, półkulistego układu przetworników ultradźwiękowych” – napisali naukowcy w swoim artykule.
Ten artykuł został opublikowany w Japanese Journal of Applied Physics, a poniższy film pokazuje ten imponujący system w działaniu:
źródło: Tokyo Metropolitan University | EurekAlert | New Atlas
Od 2005 roku zajmuję się komunikacją internetową i e-marketingiem, jestem pasjonatem urządzeń mobilnych oraz nowych technologii – i nie waham się ich używać.