Самый мощный в мире акустический тяговый луч проложит путь для левитации людей
Москва, 03:59, 22 Янв 2018, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Акустические тяговые лучи используют силу звука для удержания частиц в воздухе, и в отличие от магнитной левитации они могут влиять на большинство твердых тел или жидкостей. Впервые инженеры из Бристольского университета показали, что можно стабильно удерживать объекты, большие, чем длина волны звука в акустическом тяговом луче. Это открытие открывает дверь для манипулирования, например, микрохирургическими инструментами в организме человека или привести к левитации людей.
Ранее исследователи полагали, что акустические тяговые лучи были в основном ограничены левитированием мелких объектов, поскольку все предыдущие попытки захвата частиц, больших длины волны, были неустойчивыми, при этом объекты вращались бесконтрольно. Это связано с тем, что вращающееся звуковое поле переносит часть своего вращательного движения на объекты, выталкивая их на орбиту все быстрее и быстрее, пока они не будут выброшены.
Новый подход, опубликованный сегодня в журнале Physical Review Letters, использует быстро меняющиеся акустические вихри, похожие на звуковые торнадо, выполненные из вихреподобной структуры с громким звуком, окружающей бесшумный сердечник.
Левитация шара
Исследователи из Бристоля обнаружили, что скорость вращения может быть точно контролирована быстрым изменением направления скручивания вихрей, что стабилизирует тяговый луч. Затем они смогли увеличить размер бесшумного ядра, позволяя ему удерживать большие объекты. Работая с ультразвуковыми волнами с шагом 40 кГц, подобных тем, что могут слышать только летучие мыши, исследователи провели двухсантиметровый полистирольный шар в тяговом луче, установив рекорд величины захваченного объекта. Исследование предполагает, что в будущем в этом случае могут быть левитированы гораздо более крупные объекты.
Доктор Азье Марцо, ведущий автор статьи из департамента машиностроения Бристоля, сказал: «Акустические исследователи были огорчены пределом размера в течение многих лет, поэтому я удовлетворен, найдя способ преодолеть его. Я думаю, что это открывает двери многим новым приложениям».
Доктор Михай Калип, который разработал симуляции, объяснил: «В будущем, с большей акустической мощностью, можно будет удержать еще большие объекты. Это считалось возможным только при использовании более низких частот, делающих эксперимент слышимым и опасным для людей».
Брюс Дринкуотер, профессор Ultrasonics, который руководил работой, добавил: «Акустические тяговые лучи обладают огромным потенциалом во многих областях применения. Меня особенно волнует идея бесконтактных производственных линий, где тонкие предметы собираются без прикосновения к ним».
