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3D打印牵引装置可用声波悬浮、推拉物体
2017-01-05浏览量:358评论数:0
单向声学牵引束是一种利用单向声波捕捉并牵引物体的装置,阿西尔·马佐博士(Dr Asier Marzo)在西班牙纳瓦拉公立大学攻读博士学位时,曾参与了该装置的研发。如今,作为布里斯托大学的一名助理研究员,马佐博士对该技术进行了调整,使得任何人都可以通过3D打印制造出这一装置,并在一段视频中给出了解释。



这项研究将被发表在本周的《应用物理通讯》期刊上,其中解释了声波束的制造过程。虽然利用声波使物体悬浮、移动并不是什么新概念,但这项新科技的不同之处在于,它不仅仅能用声波推动物体,还能拉动物体,包括小珠子和昆虫等等。



马佐博士表示:“关键在于,它能把物体拉向声源方向,将物体推离声源是很容易实现的,但要把它们拉向声源就很困难了。当你移动牵引束时,物体也会随之移动,否则就会被牵引束困住、一动不动。它还能使苍蝇之类的小物体悬浮在空中,使用起来非常方便。我们会给出一套使用说明,介绍需要用到哪些部件,还会提供一段分步讲解视频。用到的元件都非常简单,在亚马逊上不到50英镑(约合420元人民币)就能买到。”



自制声波牵引束具有非常广泛的用途,甚至能用来研究低引力环境对生物的影响。“近期有几篇论文提出了这样的问题:如果我们将胚胎悬浮在空中,它会如何生长?如果我们将细菌悬浮在空中,又会发生什么事情?”马佐博士指出,例如,研究人员发现,肠道沙门氏菌悬浮在空中时的毒性会增强三倍,有些微生物在微重力环境下会产生不同的反应。”



此装置采用了三种不同的设计,每种采用了不同的波长,能够用来牵引不同的物体。不过,该装置依然很难牵引直径超过声波波长一半的物体,这就导致可以被牵引的物体直径仅有几毫米。其工作原理如下:牵引束在单个声源处产生声波,装置采用的超材料(metamaterial)中包含大量长度不同的管状结构,当声波通过这些管状结构之后,就构成了牵引束。

马佐博士指出:“我们此前曾研发过一种牵引束,但它结构复杂、成本高昂,因为它需要用到相位阵列,也就是一套复杂的电子元件系统。而在此次研究中,我们研发了一种简单的、静态的牵引束,只需用到一块静止的材料。”



研究人员需要解决的主要问题之一是,要让这个装置不受低端3D打印机的限制。等这一问题解决之后,该研究团队将着手研发该牵引束的其余部分,并采用易于购买的、由开源电子设备供应商提供的元件。

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