Akustická levitácia objektov pomôže vytvoriť nové technologické procesy.
Už niekoľko rokov existujú systémy, ktoré dokážu udržať vo vzduchu veľmi malé predmety iba pomocou zvukových vĺn. Nová štúdia však ukázala, že akustická levitácia funguje aj s väčšími objektmi. Informáciu priniesol portál Phys.org. Štúdiu publikoval vedecký žurnál Applied Physics Letters.
Akustická levitácia sľubuje široké možnosti uplatnenia, preto sa jej v poslednej dobe začína venovať značná pozornosť. Nové technologické postupy obohatí možnosťou bezdotykovej manipulácie s príliš horúcimi materiálmi alebo kvapalnými vzorkami. Napríklad v prostredí s mikrogravitáciou sa vďaka nízkemu povrchovému napätiu vytvoria väčšie kvapky než aké vznikajú na Zemi. Pomocou akustickej levitácie by sa dalo s takýmito veľkými kvapalnými útvarmi manipulovať a analyzovať ich.
Spoločnosť Boeing taktiež plánuje využiť levitáciu v oblasti 3D tlače, o ktorej sme informovali v nedávnom článku.
Levitácia väčších objektov ako sú vlnové dĺžky
Doposiaľ sa v akustickom poli vznášali predmety, ktorých rozmery boli približne štvrtinové v porovnaní s dĺžkou zvukových vĺn. Zvukový zdroj s frekvenciou 2 kHz tak mohol zabezpečiť levitáciu asi 4-milimetrových objektov. Väčšie predmety sa zatiaľ podarilo udržať vo vzduchu iba ak mali plošný tvar alebo "drôtenú" štruktúru.
Brazílski vedci z Univerzity v Sao Paule v spolupráci s anglickými kolegami demonštrovali levitáciu polystyrénovej gule s priemerom 5 centimetrov. Ako nosné médium použili ultrazvukové vlny so 14-milimetrovou dĺžkou.
Väčšina spôsobov na dosiahnutie akustickej levitácie využíva ultrazvukový menič transformujúci elektrické signály na ultrazvukové vlny. V štúdii použili tri takéto meniče v tvare trojnožky umiestnené pod polystyrénovou guľou. Akustická sila zdvihla guľu do 7-milimetrovej výšky, čo je približne polovica vlnovej dĺžky použitých zvukových vĺn.
Video: Akustická levitácia polystyrénovej gule (zdroj: GadgTecs)
Veľké objekty "plávajú" na vlnách
"Akustické zariadenia na levitáciu malých objektov využívajú tlak uzla stojatej vlny vytvorenej medzi ultrazvukovým meničom a odrážačom zvukových vĺn. Objekty, ktoré sú väčšie ako dĺžka zvukovej vlny, levitujú pomocou stojatých vĺn vytvorených medzi meničom a objektom," povedal člen výskumného tímu, Marco Andrade.
Vytvorením nového levitačného systému prekonali výskumníci predchádzajúcu prácu vedcov z Univerzity v Hannoveri, z ktorej čerpali inšpiráciu. V nej sa podarilo dosiahnuť levitáciu veľkého plošného objektu pomocou stojatých vĺn medzi objektom a meničom. Pôvodný systém bol však schopný vyvinúť iba vertikálnu silu a na zabránenie posúvania objektu do strán boli použité mechanické prvky.
Na rade je levitačná manipulácia objektov
Tri meniče v podobe trojnožky vytvárajú aj vertikálne aj horizontálne akustické sily a veľký objekt tak môže levitovať bez akéhokoľvek kontaktu s okolitým povrchom.
Vedci predpokladajú, že týmto spôsobom môžu "poletovať" aj väčšie predmety s rôznymi tvarmi a v rôznych polohách. V budúcnosti by chceli vyvinúť systém na levitačnú manipuláciu objektov.