Учени създадоха нов метод за левитация на обекти само чрез звукови вълни
Инженери от Япония откриха по какъв начин да повдигат обекти от отразителни повърхности благодарение на акустична левитация. Въпреки че методът към момента не е изцяло благонадежден, той би могъл да спомогне за отключването на цялостния капацитет на технологията за операция на физически обекти само и единствено посредством тон.
Биомедицинското инженерство, нанотехнологиите и създаването на медикаменти са част от сферите, при които манипулирането на обекти, без те да бъдат докосвани, би било изключително потребно. Вече можем да вършим това чрез технология, наречена оптични пинсети, която употребява лазери, с цел да генерира задоволително радиационно налягане, което да левитира и движи извънредно дребни частици.
Акустичните пинсети - при които налягането, генерирано от звуковите талази, може да бъде употребявано за местенето на частици – имат капацитета да бъдат още по-полезен инструмент. Те биха могли да бъдат употребявани за манипулирането на най-разнообразни материали. Дори такива с по-голям размер (до няколко мм).
Въпреки че акустичните пинсети са открити още през 80-те години на предишния век, те са съпроводени с редица значителни ограничения, които ги вършат непрактични. Като за начало, нуждаем се от благонадежден „ капан “, построен от звукови талази.
За основаването на звуков капан бихме могли да използваме полусферична решетка от акустични преобразуватели. Контролирането им в действително време обаче е сложна задача, защото би трябвало да се сътвори верният вид звукове поле, което да повдигне обекта и да го придвижи надалеч от преобразувателите.
Ситуацията се усложнява в допълнение, в случай че разполагаме с повърхнина, която отразява тон, защото това може да повлияе на звуковото поле.
Инженерите Шота Кондо и Кан Окубо от Токийския столичен университет в Япония откриха по какъв начин да основат полусферични акустични решетки, които да повдигат 3-милиметрова полиестерна топка от отразителна повърхнина.
„ Ние предлагаме да се употребява многоканална полусферична ултразвукова решетка за безконтактно покачване на обект от твърда отразителна повърхнина – пишат те в своя теоретичен труд. – Фазата и амплитудата на всеки канал се усъвършенстват благодарение на метода на звукова репродукция. Това основава акустичен капан единствено на мечтаната позиция и повдигането може да се реализира на твърдата повърхнина. Доколкото ни е известно, това е първото изследване, което показва безконтактно покачване на обект благодарение на този метод. “
При тяхната техника преобразувателите се разделят на обособени блокове в решетката, което прави управлението им надалеч по-лесно, в сравнение с в случай че всеки се ръководи поотделно. След това употребяват противоположен филтър, с цел да възпроизвеждат звуци въз основа на акустичната форма на вълната. Това спомага за усъвършенстването на етапа и амплитудата на всеки канал на преобразувателя, с цел да се получи мечтаното акустично поле.
Триизмерни симулации демонстрират по какъв начин и къде се генерира полето благодарение на тези техники.
Впоследствие това поле може да бъде придвижвано, което (разбира се) движи и частицата, пленена в него. С помощта на въпросната решетка учените съумяват да вдигнат стиропорената топка от огледална повърхнина, само че, уви, не изключително надеждно – от време на време топката заобикаля от акустичното налягане, а не остава в негов плен.
Въпреки това откритието е значима стъпка напред в развиването на тази технология, защото това е първият път, в който се прави безконтактно повдигане на обект от отразителна повърхнина.
Учените са безапелационни, че за в бъдеще ще подобрят този метод.
Тяхното проучване е оповестено в Japanese Journal of Applied Physics.
Източник: Science Alert
