牵引光束,能够利用声波控制物体,不再是科幻小说或科学实验室的东西。感谢两年多的实验从阿塞尔Marzo,安和他的同事苏Seah,布鲁斯·w·时候Deepak Ranjan Sahoo,本杰明·布里斯托尔大学的,和斯萨勃拉曼尼亚苏塞克斯大学的便携式拖拉机梁现在3 d打印在自己的家里。
在这篇文章中,我们稍微解释一下“魔法”是如何包括便携式牵引梁项目首席研究员Marzo的独家评论。
在《星球大战4:新希望》中,千年隼被拉进了帝国的死星。Lucasfilm的剪辑属性。通过创建:马塞洛祖尼加在Youtube上
牵引光束,它们是怎么工作的?
牵引波束通常通过在相控阵结构中使用无线电波波束来工作.这意味着每个换能器(省略光束的设备)在不同的电相中单独设置。这种设置的好处使用户能够更多地控制波浪,并且对于通常在军队或航空航天行业中的大规模而有用。
在一个较小的,但不一定是较少的工业规模,相控阵设置是不必要的。Marzo的方法简化了波的校准方式,并且只使用一个驱动器来控制所有传感器。这不仅意味着它可以在家里制作,而且在Marzo看来,它在医学上有很大的应用潜力。他解释说:
在我看来,最重要的应用是使用更小的[牵引光束]从外部操纵我们体内的粒子(如肾结石或药物胶囊),而不需要任何切口。这是可能的,因为声音通过水或我们的身体比通过空气传播更好。
虽然制作拖拉机梁的方法相当简单,但是下面的3D印刷杯(如下图)对于设置工作至关重要。玛佐补充道,“3D印刷部分用作扬声器的插座,[哪个]比似乎更重要,因为扬声器需要在特定位置和角度保持。“
一旦活着,拖拉机梁的声波产生有效的力陷阱对象 - 一个概念在论文中进一步解释全息声学元素用于操纵悬浮物体Marzo等人于2015年发表在《自然》杂志上。
周末的计划
在布里斯托互动和图形组提供的视频中从布里斯托尔大学的工程学院,所有的电子修补和牵引梁梁的3D打印逐步分解,包括只有15个单独的组件,可以在线易于达到(例如,阿杜伊诺纳米电路板),或者你会发现在你的家庭作坊/本地制造商空间(例如,木板、胶枪、用于测量电压的示波器)。
除了内置传感器的杯子外,还可以对设计进行修改,以创建更全面的3D打印产品,即用塑料手柄代替木制部件。
iMakr UK的首席技术官汤姆·拉弗蒂(Tom Rafferty)解释说,有了一点关于电子和焊接的知识,将Marzo的牵引光束组装在一起一点也不麻烦,“每个传感器的调谐[用示波器完成]将是最复杂的部分”,虽然他说他愿意与一个明显的明星大战主题一起去制作自己。当然,我们无法抵抗询问Marzo关于这项工作中最重要的应用程序之一......
牵引光束需要多大才能将千年隼拉入死星?
这是一个问题,我们都在办公室周围讨论,但是,正如玛佐所指出的那样“首先,声音不能在空间中传播。”然后他继续补充说,
与千年隼号的螺旋桨对抗所需的能量将是巨大的,声音相对较弱(科利安说,需要10万名儿童拼尽全力尖叫才能为一个灯泡提供能量)。
用Marzo研究中探索的方法,“被捕获物体的最大尺寸是波长的一半所以“40千赫只能使粒子悬浮4毫米。”
对于捕获像千年隼(大约35米)这样大的东西,我们需要使用4Hz,这很好,因为我们不会听到它,但这样低的频率对人体有一些不愉快的后果。
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特色图像显示Asier Marzo用他的手工音速牵引光束使聚苯乙烯球悬浮。截图来自:Asier Marzo on Instructables