现在你可以 3D 打印自己的声波牵引光束了

DIY小型物体悬浮装置
DIY Sonic Tractor Beam
便携式手持声波牵引梁可悬浮一个小的红色球体 Asier Marzo

2015年,研究人员在创造了第一个单向声波牵引梁时引起了(声波)轰动。现在,这些科学家已经改进了该装置的设计,简化了它,让任何拥有3D打印机的人都可以制造自己的便携式牵引梁。

过去,科学家们曾利用声波来推动和拉动小物体。然而,这些方法需要从多个方向发射声波的设置。然后,一年多以前,布里斯托大学和苏塞克斯大学的物理学家在《自然》杂志上发表了一篇文章,展示了第一个使用单一声波束的声波牵引梁。新的装置没有依赖于多个声波束之间的相互作用,而是通过复杂的电子阵列操纵声波的形状——以及物体捕获能力。它可以捕获小珠子,甚至一只苍蝇。

不幸的是,那个电子阵列使得最初的设计对于普通的DIY爱好者来说过于昂贵和复杂,无法自行制作。因此,该研究的主要作者Asier Marzo(现任布里斯托大学研究助理)对该仪器进行了改造,使其爱好者也能制作自己的。首先,他改变了设计,去掉了电子元件。新的装置不是用电子元件来调制声波,而是利用其自身的物理结构。

Marzo在新闻稿中说:“我们可以使用所谓的超材料来调制简单的声波,超材料基本上是一块具有大量不同长度管子的材料。声波穿过这些管子,当它从超材料中出来时,它就具有正确的相位,可以产生一个牵引梁。”

为了制作出具有理想形状的管子,Marzo和他的团队转向了3D打印。这带来了挑战:对于家庭爱好者来说,在商业3D打印机上复制超材料,因为这些打印机分辨率不高,所以管子不能太精细。但它们又必须能够正确地改变声波的形状。

研究人员开发出满足所有要求的超材料后,他们使用Arduino控制器为设备供电。设计完成后,他们将他们的工作作为一篇开放获取论文发表在《应用物理学快报》杂志上。为了帮助读者重现他们的工作,研究人员在上面的视频中提供了分步说明,并提供了一份材料清单、数字文件链接,甚至在Instructable上提供了更多细节。

手持式牵引梁看起来很有趣,但它也有科学用途。悬浮的物体行为类似于微重力下的物体。因此,在Marzo的牵引梁中悬浮细胞、微生物甚至胚胎,可以帮助我们预测这些微小物体在太空中的行为。随着创客社区对便携式牵引梁进行研究,他们可能会做出科学发现,甚至为了控制更大的物体而调整设计。所以,敬请关注——并祝您悬浮愉快!

 

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