| | 22 июля 2013 | Нoвoсти нaуки и тexники
Рaзрaбoтaнa тexнoлoгия aкустичeскoй лeвитaции, пoзвoляющaя пoднимaть и пeрeмeщaть oбъeкты в прoстрaнствe
Впeрвыe в истoрии нaуки и тexники исслeдoвaтeлям из Лaбoрaтoрии тeрмoдинaмики (Laboratory of Thermodynamics) Швeйцaрскoгo фeдeрaльнoгo Тexнoлoгичeскoгo институтa в Цюриxe (Swiss Federal Institute of Technology Zurich, ETH Zurich) удaлoсь поднять и перемещать различные объекты произвольной формы, используя акустические (звуковые) волны. Для демонстрации возможностей они столкнули гранулы кофе с каплями воды, «сварив» растворимый кофе прямо в пространстве, и произвели небольшой взрыв, заставив столкнуться частичку натрия с каплей воды. Подобный подход может быть использован и в отношении людей, что позволит производить некоторые действия и операции, такие, как предотвращение внутреннего кровотечения, абсолютно бесконтактным способом.
Акустическая левитация имеет несколько преимуществ по сравнению с магнитной левитацией. Акустическая левитация может поднимать предметы любой формы, изготовленные из любого материала, а не только из материалов, обладающих магнитными свойствами. Единственное ограничение акустической левитации заключается в том, что размеры объекта не должны превышать половину длины волны звуковых колебаний. Но этого вполне достаточно для того, чтобы можно поднять и перемещать деревянную зубочистку, чего в принципе нельзя достичь с помощью эффекта магнитной левитации.
Попытки реализации технологий акустической левитации предпринимались и ранее, наиболее больших успехов в этом удалось добиться исследователям из Национальной лаборатории Аргона Министерства энергетики США. Но все разработанные ранее технологии имели весьма ограниченные возможности по произвольному перемещению объектов в пространстве. Новая технология акустической левитации позволяет не только перемещать объекты вверх или вниз, но и перемещать их в горизонтальном направлении, естественно, только в пределах операционного объема устройства левитации.
Эффект акустической левитации основан на стоячих звуковых волнах, статических колебаниях, получаемых за счет отражателей. Эти волны имеют минимумы и максимумы со строго определенным положением в пространстве, которые создают перепады давления. Если у перепада давления имеется необходимая амплитуда, то он может компенсировать вес объекта, помещенного внутрь стоячей акустической волны, заставив этот объект просто висеть в воздухе.
Другими словами, если в вашем распоряжении имеется достаточно энергии и устройство, способное превращать эту энергию в энергию стоячих акустических колебаний, то вы имеете возможность поднять в пространство все, что угодно, начиная от крошечных частичек и заканчивая телом человека. Правда подъем массивных объектов требует колоссальных затрат энергии, к примеру, для подъема капли воды требуется звуковая волна, силой 160 дБ, и никому еще неизвестно, как организм человека сможет перенести воздействие мощных звуковых колебаний. Поэтому еще рано мечтать о портативном ранце, одев который человек сможет парить в воздухе за счет акустической левитации. Энергетические потребности такого процесса находятся очень далеко за возможностями современных литий-ионных аккумуляторных батарей.
Но данная разработка может найти массу практических применений в настоящее время на меньшем масштабе. Существует множество химических и биологических процессов, которые могут быть нарушены при контакте с любой поверхностью, и акустическая левитация является идеальным выходом из такой ситуации. Не имея таких ограничений, как магнитная левитация, акустическая левитация позволит ученым реализовать множество новых технологий, провести опыты и эксперименты, которые ранее было провести попросту невозможно.
