Ученые используют ультразвуковые волны частотой 40 кГц для направления потока жидкости горизонтально в воздухе. Также можно транспортировать и другие вещества.
Команда ученых из Хельсинкского университета, в сотрудничестве с Наваррским государственным университетом и Мичиганским университетом, разработала систему для бесконтактной горизонтальной транспортировки тонких потоков жидкости и твердых веществ, таких как порошки, по воздуху, а также для управления их направлением движения. Прототип этой системы состоит из сегмента трубы, в стенках которого расположены 256 небольших динамиков, генерирующих ультразвуковые волны, которые используются для транспортировки материалов.
Существует несколько причин, по которым транспортировка жидкости должна осуществляться бесконтактным способом, а не через трубы. Например, это может быть необходимо, если жидкость имеет высокую вязкость, что может привести к засорению транспортных труб. Коррозионные жидкости со временем могут повредить трубы. Кроме того, при транспортировке по трубам жидкость может загрязняться. В некоторых случаях, особенно при работе со стерильными жидкостями, например, в медицине или фармацевтике, это нежелательно.
Ученые из Хельсинкского университета разработали подход к созданию своеобразного "невидимого" канала, с помощью которого жидкости можно транспортировать по воздуху и, при необходимости, направлять в определенную точку, не контактируя при этом с каким-либо другим материалом.
Ультразвук частотой 40 кГц создает "невидимую" трубу.
Ученые использовали для создания прототипа отрезок трубы длиной 8 сантиметров и немного большего диаметра, как указано в статье "Бесконтактное непрерывное управление веществом в его основных состояниях с использованием изогнутых вытянутых акустических полей, напоминающих поля Бесселя", опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (ссылка на статью временно недоступна). В этом отрезке трубы по окружности расположены 256 небольших динамиков, излучающих ультразвуковые волны частотой 40 кГц. Мощность этого отрезка трубы составляет 50 ватт.
Жидкость вводится в центр начала трубчатого сегмента. Ультразвуковые волны, окружающие поток жидкости, удерживают ее вместе и фиксируют на месте. Форма и траектория "невидимой" трубы могут быть произвольно изменены путем изменения параметров управления динамиками. Ультразвук в используемом частотном диапазоне не слышен для человека. Однако внутри прототипа ультразвук достигает интенсивности, сопоставимой с громкостью выстрела рядом с ухом. Даже непосредственно возле устройства человек ничего не слышит, хотя там достигаются уровни интенсивности, сравнимые с шумом взлетающего реактивного самолета. Для собак, которые воспринимают эту частоту, это может быть неприятно.
Ученые не только могут направлять жидкости в виде струи без физического контакта. Эксперименты показали, что с помощью этой технологии можно также транспортировать порошки и туман, а трубка может даже направлять электрические разряды по заданным траекториям. Для этого требуется различная конфигурация ультразвуковых волн в каждом случае. Кроме того, сегмент трубы можно удлинять, соединяя его с другими сегментами, чтобы преодолевать большие расстояния. Эта технология предназначена для использования в медицине и фармацевтике.
Первоисточник — Heise
Сообщите редакции. Существенные исправления мы отмечаем в материале