声波漂浮并混合漂浮的液体滴

2017-12-02 13:42:25

作者:Jacob Aron视频:声悬浮:空中混合和空中声音现在只需要让声音在空中跳舞并结合起来悬浮装置是第一个使用高频声波将浮动颗粒和液滴聚集在一起的装置原则上,该技术甚至可以悬浮一个人或动物 - 虽然它还不够强大目前,这种免提控制可用于研究极端环境中的化学反应,移动有害物质以及模拟空间的低重力环境在24千赫兹时,波浪太高,不能被人类听到 - 但是一些动物可以听到它们,包括猫,蝙蝠和老鼠其他悬浮方法使用磁铁或电场,使得mag-lev列车 - 甚至悬浮青蛙 - 成为可能但在这些情况下,悬浮物体必须具有特定的磁性或电性能声悬浮不会产生这样的限制瑞士苏黎世瑞士联邦理工学院(ETH)的Dimos Poulikakos说,它原则上可以漂浮任何东西声波是产生力的压力波,因此具有抵抗重力的潜力要使用声音来漂浮物体,您需要确保力在空间中的特定点保持不变这已经通过使用扬声器或其他谐振器向上发射压力波并将它们从反射器反射而完成然后原始的波浪和它们的反射结合起来产生驻波,其中一系列静止的“节点”即使在波振荡时仍保持不变如果驻波具有正确的频率,则这些节点处的力恰好抵消了重力 - 并且任何被困在那里的东西都会悬停在原位 Poulikakos和他的同事想要更进一步,移动和组合悬浮的物体他们建立了一个计算机控制的谐振器系统,可以产生驻波,并可以改变其形状随着波浪形状的变化,节点逐渐移动,携带任何被困物体(见图)该团队使用该系统对两个物体做出反应在一个例子中,他们开始时是一个由一个谐振器悬浮的钠粒子,一个水滴被另一个悬浮在一起 - 并将它们组合在一起产生一阵精力充沛的嘶嘶声(见视频)在另一个中,他们使用该系统将一粒速溶咖啡与一滴水碰撞 “这是第一次,你可以以一种非常可控但非接触的方式移动物质,”Poulikakos说目前,该系统只能悬浮比水密集或密度低的东西 (钠和咖啡颗粒的密度低于水,这就是它们漂浮的原因)该系统可用于安全地操纵有害物质或以更低的成本模拟微重力实验 “从现在开始,你不必去太空做这件事,你可以在你的厨房里做,”Poulikakos说以新的方式研究化学反应可能也是有帮助的,例如当液体低于其冰点时看到液体如何反应这在集装箱内部不起作用,因为冷表面会立即形成固体 - 但只要液体不与表面接触,即使在非常低的温度下也可以使其保持流动此设备可以悬浮的对象大小没有内在上限所以应该可以漂浮一个人,因为人类只比水稍微密集 “我认为没有问题,”Poulikakos说然而,物体越大,所需的声波振幅越大,所以它可能是颠簸和危险的骑行:如果一个人滑到他们的节点之外,他们可能会受到打击,因为大振幅意味着大的向上或向下的力量 Poulikakos说:“人类是否能够在声学力量中存活下来,我不是百分之百确定的”英国布里斯托尔大学的布鲁斯·珀斯沃特(Bruce Drinkwater)给人留下了深刻的印象:“他们得到了一些特别漂亮的成果,”他说他对使用该系统运输脆弱的电子设备或生物细胞等微妙物体的可能性感到兴奋期刊参考:美国国家科学院院刊,DOI: