@ 2016.08.16 , 19:00

超声悬浮能顶个球

研究人员们已经成功地利用高频声波让直径50毫米的固体聚苯乙烯球悬浮在了空中。

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虽然科学家们之前早就能够利用声波悬浮水滴等小物体,但这个球是他们利用声波能悬浮起来的最大物体。

声悬浮通过利用相反声波束创造出驻波起作用。这些驻波拥有能在高低压力之间振荡的波峰,科学家们能利用它们来将物体悬浮起来。

科学家们一般利用两束相反的声波来悬浮水滴或者直径比声波波长短得多的聚苯乙烯球。

传统技术能将物体困在压力节点内,在这个最有效点处驻波压力根本就不会发生变化,因此物体下方的声波就像乒乓球拍一样不断地将物体向上顶。

这是科学家们首次利用声悬浮让直径为声波波长3.6倍、质量约为1.5克的聚苯乙烯球悬浮起来。

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这应该是科学家们利用传统声技术和超声波(其频率约为20千赫,波长14毫米,直径约为4毫米)能悬浮起来的最大物体。

来自巴西圣保罗大学的Marco Andrade是研究人员之一,他表示:“在我们的论文中,我们演示了我们可以结合多个超声换能器来让比超声波波长大得多的物体悬浮起来。我们能够将超声波悬浮起来的最大物体从其波长的四分之一增加至50毫米,这几乎是该超声波波长的3.6倍。”

为了达到这一目的,研究团队用到了三个超声换能器。比起将物体捕获在压力节点处,研究团队让驻波产生于换能器和物体之间。这意味着球体受到了三个方向声波的缓冲。

该团队利用这一技术,得以让球体悬浮7毫米左右的高度,这几乎是该超声波波长的一半了。研究人员们希望能够通过调整他们的技术来让物体悬浮更高,并在不同的角度悬浮起更大的物体。

Andrade说道:“目前,我们只能让物体悬浮在空中固定的位置。将来,我们打算研发出能让更大物体悬浮在空中的新设备。”

声悬浮在未来分析和控制太空中的液体方面有着重要用途,它们还能被研究人员们用来控制极热或腐蚀性极强的材料。它还能帮助研究人员制造出星际迷航般的牵引光束设备,将物体拉到他们所在的方向。

该研究已被发表在《应用物理快报》上。

本文译自 ScienceAlert,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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