Вікіпедія

Акустична левітація

Акустична левітація — це метод підвішування речовини в повітрі проти сили тяжіння за допомогою тиску акустичного випромінювання від високоінтенсивних звукових хвиль[1][2].

Зазвичай використовуються звукові хвилі на ультразвукових частотах[3], тому люди не чують звуку. Насамперед це пов'язано з високою інтенсивністю звуку, необхідного для протидії гравітації. Однак були випадки використання звукових частот[4].

Є різні методи генерації звуку, але найпоширенішим є використання п'єзоелектричних перетворювачів, які можуть ефективно генерувати вихідні сигнали високої амплітуди на бажаних частотах. Левітація є перспективним методом безконтейнерної обробки мікрочипів та інших дрібних делікатних об'єктів у промисловості. Безконтейнерну обробку також можна використовувати для застосувань, які вимагають матеріалів дуже високої чистоти або занадто суворих хімічних реакцій, щоб відбуватися в контейнері. Цим методом важче керувати, ніж іншими, наприклад електромагнітною левітацією, але він має перевагу в тому, що дозволяє піднімати непровідні матеріали.

Спочатку статична акустична левітація прогресувала від нерухомої левітації до динамічного керування ширяючими об'єктами, здатності, корисної у фармацевтичній та електронній промисловості[5][6]. Динамічне керування вперше було реалізовано за допомогою прототипу з масивом квадратних акустичних випромінювачів, схожих на шахівницю, які переміщують об'єкт від одного квадрата до іншого, повільно знижуючи інтенсивність звуку, випромінюваного з одного квадрата, і збільшуючи інтенсивність звуку з іншого, дозволяючи об'єкту подорожувати фактично «під гору»[6]. Зовсім недавно розробка плат перетворювачів з фазованою решіткою дозволила більш довільний динамічний контроль кількох частинок і крапель одночасно[7][8][9].

Останні досягнення також призвели до значного зниження ціни на технологію. «TinyLev» — це акустичний левітатор, який можна сконструювати з широкодоступних, недорогих готових компонентів і однієї рами, надрукованої на 3D[10][11].

Примітки

ред.
  1. ↑ Andrade, Marco A. B.; Pérez, Nicolás; Adamowski, Julio C. (2018). Review of Progress in Acoustic Levitation. Brazilian Journal of Physics (англ.). 48 (2): 190—213. Bibcode:2018BrJPh..48..190A. doi:10.1007/s13538-017-0552-6. ISSN 1678-4448. S2CID 125461009.
  2. ↑ Andrade, Marco A. B.; Marzo, Asier; Adamowski, Julio C. (2020). Acoustic levitation in mid-air: Recent advances, challenges, and future perspectives. Appl. Phys. Lett. AIP Publishing. 116 (25): 250501. Bibcode:2020ApPhL.116y0501A. doi:10.1063/5.0012660. ISSN 0003-6951.
  3. ↑ Ultrasonic Levitation. 2006. Архів оригіналу за 4 листопада 2006. Процитовано 22 квітня 2020.
  4. ↑ WANG, T.; SAFFREN, M.; ELLEMAN, D. (1974). Acoustic chamber for weightless positioning. 12th Aerospace Sciences Meeting. Reston, Virginia: American Institute of Aeronautics and Astronautics. doi:10.2514/6.1974-155.
  5. ↑ Kim, Meeri (2013). Sound waves can be used to levitate and move objects, study says. The Washington Post.
  6. ↑ а б Foresti, Daniele; Nabavi, Majid; Klingauf, Mirko; Ferrari, Aldo; Poulikakos, Dimos (2013). Acoustophoretic contactless transport and handling of matter in air. Proceedings of the National Academy of Sciences (англ.). 110 (31): 12549—12554. Bibcode:2013PNAS..11012549F. doi:10.1073/pnas.1301860110. ISSN 0027-8424. PMC 3732964. PMID 23858454.
  7. ↑ Marzo, Asier; Drinkwater, Bruce W. (2019). Holographic acoustic tweezers. Proceedings of the National Academy of Sciences (англ.). 116 (1): 84—89. Bibcode:2019PNAS..116...84M. doi:10.1073/pnas.1813047115. ISSN 0027-8424. PMC 6320506. PMID 30559177.
  8. ↑ Marzo, Asier; Seah, Sue Ann; Drinkwater, Bruce W.; Sahoo, Deepak Ranjan; Long, Benjamin; Subramanian, Sriram (2015). Holographic acoustic elements for manipulation of levitated objects. Nature Communications (англ.). 6 (1): 8661. Bibcode:2015NatCo...6.8661M. doi:10.1038/ncomms9661. ISSN 2041-1723. PMC 4627579. PMID 26505138.
  9. ↑ Andrade, Marco A. B.; Camargo, Thales S. A.; Marzo, Asier (2018). Automatic contactless injection, transportation, merging, and ejection of droplets with a multifocal point acoustic levitator. Review of Scientific Instruments. 89 (12): 125105. Bibcode:2018RScI...89l5105A. doi:10.1063/1.5063715. ISSN 0034-6748. PMID 30599572. S2CID 58578863.
  10. ↑ Acoustic Levitator: 25 Steps (with Pictures). 2018. Архів оригіналу за 1 січня 2018. Процитовано 22 квітня 2020.
  11. ↑ Marzo, Asier; Barnes, Adrian; Drinkwater, Bruce W. (2017). TinyLev: A multi-emitter single-axis acoustic levitator. Review of Scientific Instruments. 88 (8): 085105. Bibcode:2017RScI...88h5105M. doi:10.1063/1.4989995. ISSN 0034-6748. PMID 28863691.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Акустична_левітація&oldid=42313432