@ 2017.02.20 , 13:56
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本科生研究出来的新技术:真空热力悬浮

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同学们应该知道我们可以用磁力来悬浮东西,比如列车,还可以用声音驻波来悬浮东西,比如说水滴。现在芝加哥大学的物理本科生研究出了新的悬浮术:通过热力流动在真空的环境下悬浮物体。

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(Frankie Fung和Mykhaylo Usatyuk在展示他们的装置)

大三的Frankie Fung和大四的Mykhaylo Usatyuk所领导的研究小组展示了通过热力在真空管中悬浮各种物体,包括陶瓷,聚乙烯球,玻璃泡,冰粒,棉绒线和蓟籽。 在他们所使用的真空环境中有一块加热的面板和一块冷却的面板,通过热力的流动来实现物体的悬浮。

科学家们早就能够实现各种其他类型的悬浮:磁悬浮,声波悬浮甚至光学悬浮。但是这些悬浮方式很大程度上受到被悬浮材料的制约。磁悬浮只能作用于铁磁性物质,光学悬浮只能作用于可被光偏振化的物质。而这次被这两个本科生发现的热力悬浮却能够实现悬浮几乎所有的材料。

在这项研究中他们成功的实现了三项突破:他们的悬浮能够保持纵向以及旋转方向的稳定,这一点其他悬浮方式很难实现;他们能够保持物体稳定悬浮超过一个小时,而不是几分钟。并且使用了热力流悬浮的方式。

在他们的装置中,下面的一块面板由铜制成,并且保持在室温状态。而上方的面板则是有液氮进行冷却的不锈钢瓶底。 两块面板之间的热力流动能够让目标材料在其之间实现悬浮。

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这种新悬浮方式之所以被视为一个重大突破是因为它提供了一个能够在不接触不污染的情况下操作小型物体的方式,尤其是非铁磁性的无法被现有的悬浮方法操作的材料。这种技术在未来能够让批量装配微电机零件成为可能,并且能够作为一种测量系统中微小的力的方法。

现在这个团队正在进一步的研究如何悬浮大小超过一厘米的宏观物体,并且研究物体在无重力条件下的相互作用。

本文译自 uchicago,由译者 ST岸天 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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  1. 3388013

    真空热力悬浮??哈,我研究出无辅助太空悬浮,厉害吧!

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  2. 3388014

    真空中热只能以辐射的方式传递吧?热流是什么鬼

    [68] XX [2] 回复 [0]
  3. RASalvatore
    @6 months ago
    3388016

    真空管不少时候是用来特指电子管的 第二段的“真空管”是否翻译成真空的管道比较好?

  4. 3388017

    无介值能量传递?热力流是个什么概念

  5. 3388020

    两端温差越大,那么浮力就越大,不用研究了

    [1] XX [29] 回复 [0]
  6. 3388025

    真空的辐射压很小的,感觉有假

    [13] XX [2] 回复 [0]
  7. 商周知
    @6 months ago
    3388033

    好久不见st岸天,来来来,给糖吃

  8. 3388041

    译文不完全,很多地方都没有翻译,原文有详细说明

  9. 3388043

    如果这是真的 那对制造业会是一个巨大影响

  10. 烏魯塞爾
    @6 months ago
    3388045

    熱氣球,使用熱空氣懸浮於大氣中。

    [5] XX [12] 回复 [0]
  11. 3388050

    it used a temperature gradient rather than light or a magnetic field.
    应该是指的温度差(梯度)。

  12. 3388058

    能悬浮冰块吗?

  13. 3388062

    高中时候我们就搞了个有空气的。。。只不过原理完全不同估计(完全看不懂他说什么。。。),我们做的朴实而简单,就是一个极薄的金箔,一面用炭黑喷黑,在一个稳定的铜丝架子上放着(无连接),然后用学校的红外线激光照射它涂了炭黑的一面,因为受热,炭黑上热空气上升,带动着金箔就飘起来,用隔离玻片将激光强度调节到刚好使重力和热流平衡,金箔就悬浮了。这时候,移动整台激光器,金箔就会跟着激光器一起动。。。那时候还得了奖来着。

    [62] XX [4] 回复 [0]
  14. 3388076

    大概就是这样。因为也就是科技周班级里作来玩的,所以没什么专利问题,有条件或者有兴趣可以玩玩哈哈哈。
    [查看原图]

  15. 粪海蛆王
    @6 months ago
    3388094

    @toynce: 恭喜你获得本届诺贝尔瓷抛砖

    [20] XX [0] 回复 [0]
  16. 3388097

    @1212: 文中写了冰粒,但我觉得既然是靠热力悬浮,那冰粒不会化吗?

  17. 3388098

    不解,真空管里的热流不就只有热辐射(电磁辐射)了吗?或者是文章作者没写清楚,或者是有一起室温核聚变。

  18. 3388100

    “不接触不污染的情况下操作小型物体的方式”特么的人家都快烤糊了好嘛

  19. 3388104

    @42: 文中有提到所有的悬浮都是在真空条件下进行的,热量并没有介质可以传导,所以冰粒并不会融化。

  20. 我先不杀你
    @6 months ago
    3388113

    文章太可疑
    但是看到这个id
    想起狐狸手套的时代

  21. 3388138

    目测了下图一的可真空设备内腔窥视模样,以及图二的火烧山灰烬飞扬类型物体,还有若干楼的置疑点,初步推断情况可能是这么回事:
    可真空设备应该是确实的,因为如果不须抽真空,何必用它;何况提到了利用液氮冷却水平的很低温,远远低于水的冰点,如果在现场那样的普通空气中做演示,进行长达一小时的连续悬浮,演示装置的冷端早该从空气中抽出很多水分,凝结出一大块冰,并附加冷雾缭绕的风范,和冰箱中某个位置神似。
    但是,除去空气的这个意义上的真空,不可能容许所谓“热力流”(推测可能是中文惯称的热流,热式驱动的气流)的发生存在,因为此物需要用气体来做存在材料;却同时有被悬浮物如同火灰飞舞的演示现象,又应该有热动力的气流。
    怎么理解最近实际?
    我认为应是使用可建构局部真空环境的设备,但不抽真空,而是充入除去水分的干燥气体,此气体要求沸点不高于氮的沸点,便可避免凝露凝固,同时也可形成热动力气流,风吹柳絮轻轻飘,没有哪里见得妖。

  22. 3388142

    其实静电悬浮法更成熟,早已被利用。
    比如显微油滴静电悬浮法测量电子的电量,电子基本电量这个最基础重大之一的自然科学常数,当初就是如此定量测算推导出来的,非相关专业的学习课堂上很少介绍,方法论和科学史的普及教育太少。

  23. forvord
    @6 months ago
    3388212

    是利用温差产生的上升气流,难点是是长时间保持平衡,和谷歌气球有相似之处。一个是用算法来适应环境,这个是用温差来控制。

    [0] XX [12] 回复 [0]
  24. 蟹基佬
    @6 months ago
    3388224

    岸天好久没文章了,支持一下

  25. 3388331

    怎么想都假

  26. CliffBao
    @6 months ago
    3388500

    最好在真空环境中进行实验才有说服力

  27. 3388609

    我靠大家不要用意淫的方法评价一个研究好吧,这用的是热泳,要在低真空下做的

  28. 八里人
    @6 months ago
    3388664

    如果不是电磁波,不可能有真空传递产生力

    别跟我说万有引力阿

    所以无论如何我都不能理解所谓的热流是什么,保持悬浮的力来自何处

  29. 圣光忽悠你
    @6 months ago
    3389087

    @神响: 与文章的真空热悬浮不同,金箔应该是在加热空气的带动下漂浮起来的,应该是热气球原理。不过好羡慕你学校设备齐全呐~

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