Obiekty lewitowały wokół królika. Czekaj, co? Po prostu fizyka jest niesamowita
Lewitacja obiektów za pomocą fal dźwiękowych już od dawna nie jest jedynie elementem książek z gatunku science fiction. Brytyjscy naukowcy podnoszą poprzeczkę, udowadniając, że lewitacja obiektów możliwa jest również kiedy fale dźwiękowe zostaną zakłócone, otwierając nowe możliwości dla branży rozrywkowej i druku 3D
Zespół naukowców z University College London opracował sposób utrzymywania w powietrzu obiektów lewitujących za pomocą fal dźwiękowych, gdy inne obiekty zakłócają fale. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Science Advances grupa brytyjski badaczy opisuje swój nowo opracowany, przełomowy system.
Lewitacja obiektów z użyciem fal dźwiękowych nie jest niczym nowym. Fizycy już wielokrotnie pokazywali światu możliwości lewitacji akustycznej. Akustyczna lewitacja możliwa jest dzięki falom dźwiękowym, które są niczym innym jak cząsteczkami powietrza poruszającymi się ze sobą w określony sposób. Jednak dotychczas możliwości wytworzenia zjawiska lewitacji akustycznej były ograniczone - lewitujący obiekt spada, jeżeli jakiś przedmiot zakłóca fale dźwiękowe utrzymujące go w przestrzeni. Aby rozwiązać ten problem, brytyjski zespół pod przewodnictwem doktora Ryujiego Hirayamy opracował system, dzięki któremu umieszczenie przedmiotu na torze fal dźwiękowych nie zakłóci lewitacji akustycznej.
Aby chronić fale dźwiękowe przed zakłóceniami, badacze zwiększyli liczbę używanych głośników - w swoim projekcie użyli ich 256. Dodali także oprogramowanie do sterowania każdym z głośników. Głośniki zostały ułożone w siatkę, aby przedmioty lewitowały za pomocą specjalnie ukształtowane fale dźwiękowe. Programując głośniki w określony sposób, zespół był w stanie sprawić, że system współpracował, utrzymując obiekt znajdujący się nad siatką w powietrzu pomimo zakłóceń. Nawet kiedy niektóre fale dźwiękowe zostały zablokowane przez celowo podłożone przedmioty, na ich miejsce przekierowywano inne fale dźwiękowe, które "zastępowały" zakłócone fale podtrzymując lewitujący obiekt.
Lewitacja akustyczna może unowocześnić druk 3D
Zespół do testu skuteczności swojego systemu lewitacji wykorzystał różne obiekty, w tym kulki styropianowe, wodę i tkaninę. Do zakłócenia fal dźwiękowych wykorzystali wydrukowaną w drukarce 3D figurkę królika. Obiekty lewitowały wokół królika niezależnie od jego położenia. W innym teście badacze unosili wokół królika koraliki, które uformowały się w latającego motyla. Zespół Hirayamy w testach swego systemu akustycznej lewitacji wykorzystał też pojedynczą kroplę wody, unosząc ją nad szklanką z wodą, udowadniając, że ich system zadziała nawet wtedy, gdy obiektem zakłócającym będzie szklanka z płynem.
Zdaniem brytyjskich naukowców, technika ta może unowocześnić sposób projektowania i budowania produktów za pomocą wielomateriałowych drukarek 3D. Obecne drukarki wykorzystują jeden dozownik do uwalniania każdego materiału w obiekt. Precyzja, jaką daje ulepszony system lewitacji akustycznej jest niezwykle ważna, aby uniknąć skażenia krzyżowego materiałów w przypadku stosowania substancji chemicznych lub biologicznych do druku 3D.
Lewitacja akustyczna umożliwiłaby stosowanie wielu materiałów bez skażenia krzyżowego lub przenoszenia dozownika w obrębie przestrzeni produkcyjnej (produkcja bezkontaktowa). Technika ta sprawia, że budowa różnych obiektów byłaby sprawniejsza, ponieważ dany materiał można by było dodawać z dowolnego kierunku. A to z kolei pozwala uniknąć wytwarzania warstwa po warstwie i umożliwia produkcję bardziej skomplikowanych obiektów wielomateriałowych w przestrzeni 3D.
