KONVENAT 5.0

Volantes ad Oceanum de industria! 
Все права защищены © 2022
Главная

Технологии

Описание технологий создания приборов и устройств. Методики работы.
Далее

Справочник

Паспорта на устройства, полезная информация и дополнительные материалы.
Далее

Интернет

Материалы из сторонних источников. Статьи из глобальной сети по тематике сайта.
Далее

Блог

Журнал событий, краткие новости и материалы относящиеся к тематике сайта. 
Далее

Люди

Ученые и исследователи свободной энергии, аномалий и антигравитации. 
Далее

Помещенные в акустическое поле, маленькие объекты испытывают результирующую силу,

которую можно использовать для левитации объектов в воздухе. В новом исследовании исследователи экспериментально продемонстрировали акустическую левитацию 50-миллиметровой (2-дюймовой) твердой сферы из полистирола с использованием ультразвука — акустических волн, частота которых превышает частоту человеческого слуха.

Демонстрация является одним из первых случаев, когда объект, размер которого превышает длину волны акустической волны, был акустически левитирован. Ранее это было достигнуто только для нескольких конкретных случаев, таких как проволочные и плоские объекты. В новом исследовании левитирующая сфера в 3,6 раза больше, чем используемая здесь длина волны звука 14 мм.

Исследователи Марко Андраде и Хулио Адамовски из Университета Сан-Паулу в Бразилии вместе с Энн Бернассау из Университета Хериот-Ватт в Эдинбурге, Великобритания, опубликовали статью о демонстрации акустической левитации в недавнем выпуске Applied Physics Letters .

«Акустическая левитация мелких частиц в узлах акустического давления стоячей волны хорошо известна, но максимальный размер частиц, которые могут левитировать в узлах давления, составляет около четверти длины акустической волны», — сказал Андраде Phys.org . «Это означает, что для преобразователя, работающего в ультразвуковом диапазоне (частота выше 20 кГц), максимальный размер частиц, которые могут левитировать, составляет около 4 мм. В нашей статье мы демонстрируем, что мы можем комбинировать несколько ультразвуковых преобразователей для левитации объекта . значительно больше длины волны звука. В нашем эксперименте мы смогли увеличить максимальный размер объекта с одной четверти длины волны до 50 мм, что примерно в 3,6 раза больше длины волны звука».

Хотя существует несколько различных способов акустической левитации объекта, в большинстве методов используется ультразвуковой преобразователь, который преобразует электрические сигналы в ультразвуковые волны. Текущая установка использует три ультразвуковых преобразователя, расположенных в виде штатива вокруг сферы.

Как объясняют исследователи, угол и количество преобразователей можно менять, и это не мешает установке поднимать в воздух крупный объект. Возможность левитировать большую сферу возникает из-за того, что три преобразователя создают стоячую волну в пространстве между преобразователями и сферой. В предыдущих методах небольшие объекты левитировали, будучи захваченными в узлах давления стоячей волны, но здесь это не так.


Демонстрация акустической левитации полистироловой сферы с помощью ультразвуковых волн. Кредит: Андраде и др. ©2016 Издательство АИП

«В типичном устройстве акустической левитации небольшая частица может левитировать в узле давления стоячей волны, образованной между преобразователем и отражателем», — объяснил Андраде. «Вместо того, чтобы захватывать объект в узле давления, ключом к левитации объекта, превышающего длину волны звука, является создание стоячей волны между датчиком и объектом».

Хотя эта стратегия основана на более ранних работах, используемая здесь конструкция штатива обеспечивает большую трехмерную стабильность.

 «Идея левитации объекта, превышающего длину акустической волны, была основана на статье Чжао и Валлашека », — сказал Андраде. «В своей статье они показали, что большой плоский объект можно поднять в воздух, создав стоячую волну между объектом и преобразователем. Однако их установка была способна обеспечить только вертикальные акустические силы, и они использовали центральный штифт, контактирующий с объект, чтобы предотвратить его выход в сторону. Используя три ультразвуковых преобразователя в конфигурации штатива, мы получаем вертикальные и боковые акустические силы. Следовательно, мы можем левитировать объект, размер которого превышает длину волны звука, без какого-либо контакта с внешними поверхностями».

Используя новый метод, исследователи продемонстрировали, что сфера может левитировать на высоту около 7 мм, или примерно на половину длины волны акустических волн. Они предсказывают, что этот метод можно использовать для левитации еще более крупных сфер, а также его можно расширить для левитации объектов разных форм и размеров в разных положениях.

«На данный момент мы можем левитировать объект только в фиксированном положении в пространстве», — сказал Андраде. «В будущей работе мы хотели бы разработать новые устройства, способные левитировать и манипулировать большими объектами в воздухе».

Акустическая левитация применяется для обработки и манипулирования различными материалами, такими как очень горячие материалы и жидкие образцы в космосе. В условиях микрогравитации более низкое поверхностное натяжение позволяет каплям жидкости достигать больших размеров, чем на Земле, а акустическая левитация может использоваться для контроля и анализа этих больших образцов жидкости.

Дополнительная информация: Marco AB Andrade et al . «Акустическая левитация большой твердой сферы». Письма по прикладной физике . DOI: 10.1063/1.4959862