Montering i luften:Brug lyd til at trodse tyngdekraften

Forskere ved University of Bath har svævet partikler ved hjælp af lyd i et eksperiment, der kan have applikationer i såkaldt "blød robotik" og hjælpe med at afsløre, hvordan planeter begynder at danne.

Forskergruppen, fra University of Bath og University of Chicago, var interesseret i, hvordan materialer klynger sig sammen, når de ikke er på en hård, flad overflade.

De brugte lydbølger til at svæve partikler på omkring 1 mm i diameter og studerede, hvordan disse partikler, lavet af den almindelige plastpolyethylen, interagere med hinanden i 2-D i små grupper på seks eller syv.

Når der er fem partikler eller færre, samler partiklerne sig i kun en konfiguration. Imidlertid, når der er mindst seks partikler, der er en række forskellige former, de kan samles i, når de bringes sammen, som forskerne fandt.

Ved at svæve partiklerne og bruge højhastighedskameraer var forskerne i stand til at fange disse forskellige konfigurationer. De fandt ud af, at grupper på seks partikler kan danne tre former:parallelogram, chevron, og trekant.

Tilføjelse af en partikel mere til syv betød, at partikler klyngede sig sammen i en af ​​fire former, hver ligner en blomst, en skildpadde, et træ, eller en båd.

Teamet opdagede, at ved at ændre lydbølgefrekvensen, de kunne manipulere klyngerne og påvirke den nye form. De fandt ud af, at omlægning af formerne ofte afhænger af, at en partikel fungerer som et "hængsel" og svinger rundt om de andre for at omkonfigurere, hvilket kan være meget nyttigt i en række potentielle applikationer.

Dr. Anton Souslov fra University of Bath Department of Physics sagde:"Seks partikler er det minimum, der er nødvendigt for at skifte mellem forskellige former, hvor tingene bliver interessante.

"Vi har fundet ud af, at ved at ændre ultralydsfrekvensen, vi kan få partikelklyngerne til at bevæge sig rundt og omarrangere. Dette åbner nye muligheder for at manipulere objekter til at danne komplekse strukturer. Måske kan disse hængsler, vi observerer, bruges til at udvikle nye produkter og værktøjer inden for bærbar teknologi eller blød robotik - hvor forskere og ingeniører bruger blødt, manipulerbare materialer til at skabe robotter med mere fleksibilitet og tilpasningsevne end dem, der er lavet af stive materialer.

"Det er virkelig vigtigt at forstå, hvordan man kontrollerer ultralydskræfter - ultralyd bruges allerede i hele industrien og i husholdningsprodukter fra at lave små dråber i luftfugtere (til tørre Chicago vintre) til rengøring af gunk fra hårde overflader. For os forskere, at trodse tyngdekraften for at svæve støv har også denne mere grundlæggende interesse i at udvikle jordbaserede eksperimenter for at forstå, hvordan kroppe i rummet som planeter og måner begynder at dannes, når rumstøv begynder at agglomerere sammen. "

Undersøgelsen er offentliggjort i Naturfysik . Forskergruppen har nu til hensigt at se på, hvordan akustisk levitation kan samle et større antal partikler for at samle mere komplekse strukturer.