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科學家研發可用3D列印機制作的聲波牽引束裝置

OFweek3D列印網訊 據國外媒體報導,單向聲學牽引束是一種利用單向聲波捕捉並牽引物體的裝置。阿西爾·馬佐博士(Dr Asier Marzo)在西班牙那瓦勒公立大學攻讀博士學位時,曾參與了該裝置的研發。如今,作為布裡斯托大學的一名助理研究員,馬佐博士對該技術進行了調整,使得任何人都可以通過3D列印製造出這一裝置,並在一段視頻中給出了解釋。
“它還能使蒼蠅之類的小物體懸浮在空中。使用起來非常方便。”該研究團隊帶頭人馬佐博士指出。
該技術讓人們看到了一線希望:將來我們也許能利用類似的技術,移動較大的物體。
該研究將被發表在本周的《應用物理通訊》期刊上。其中解釋了聲波束的製造過程。
雖然利用聲波使物體懸浮、移動並不是什麼新概念,但這項新科技的不同之處在於,它不僅僅能用聲波推動物體,還能拉動物體,包括小珠子和昆蟲等等。
馬佐博士表示:“關鍵在於,它能把物體拉向聲源方向。將物體推離聲源是很容易實現的,但要把它們拉向聲源就很困難了。當你移動牽引束時,物體也會隨之移動,否則就會被牽引束困住、一動不動。它還能使蒼蠅之類的小物體懸浮在空中。使用起來非常方便。我們會給出一套使用說明,介紹需要用到哪些部件,還會提供一段分步講解視頻。用到的元件都非常簡單,在亞馬遜上不到50英鎊(約合420元人民幣)就能買到。”
自製聲波牽引束具有非常廣泛的用途,甚至能用來研究低引力環境對生物的影響。
“近期有幾篇論文提出了這樣的問題:如果我們將胚胎懸浮在空中,它會如何生長?如果我們將細菌懸浮在空中,又會發生什麼事情?”馬佐博士指出,例如,研究人員發現,腸道沙門氏菌懸浮在空中時的毒性會增強三倍。有些微生物在微重力環境下會產生不同的反應。”
該裝置採用了三種不同的設計,每種採用了不同的波長,能夠用來牽引不同的物體。
不過,該裝置依然很難牽引直徑超過聲波波長一半的物體。這就導致可以被牽引的物體直徑僅有幾毫米。
該裝置的工作原理如下:牽引束在單個聲源處產生聲波。裝置採用的超材料(metamaterial)中包含大量長度不同的管狀結構。當聲波通過這些管狀結構之後,就構成了牽引束。
馬佐博士指出:“我們此前曾研發過一種牽引束,但它結構複雜、成本高昂,因為它需要用到相位陣列,也就是一套複雜的電子元件系統。而在此次研究中,我們研發了一種簡單的、靜態的牽引束,只需用到一塊靜止的材料。”
研究人員需要解決的主要問題之一是,要讓該裝置不受低端3D印表機的限制。等這一問題解決之後,該研究團隊將著手研發該牽引束的其餘部分,並採用易於購買的、由開源電子設備供應商提供的元件。
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