Šie nauji įrenginiai visiškai maitinami garso energija. Kai į juos nukreipiamas reikiamo dažnio garsas, jų konstrukcijoje įmontuotos tuščios ertmės rezonuoja ir išstumia oro srautą, sukuriantį pakankamą trauką, kad būtų galima valdyti mažą valtį arba pakelti mažą skraidantį robotą nuo žemės.
Mokslininkai savo išradimą publikavo žurnale „Science Advances“.
Šio reiškinio, žinomo kaip Helmholco rezonansas, esmę pirmą kartą 1856 m. ištyrė vokiečių fizikas Hermannas fon Helmholtzas, kuris bandė sukurti muzikos instrumentų derinimo įrankį. Jis pastebėjo, kad kai ertmėje užsilikęs oras rezonuoja, jis taip pat išstumia silpną oro srautą.
Susiję straipsniai
„Tai nėra labai stipru, kai tai daroma su muzikos instrumentu, nes slėgis yra mažas, – pasakoja mechanikos inžinerijos docentas Šveicarijos Lozanos federaliniame technologijos institute (EPFL) ir tyrimo bendraautorius Selmanas Sakaras. – Tačiau jei pavyktų padidinti slėgį, ta srovė staiga taptų reikšminga... taip, kad šią jėgą būtų galima panaudoti mašinose“.
Komanda suprato, kad sumažinus Helmholco rezonatorius, jų aktyvacijai reikalingas dažnis patektų į ultragarso diapazoną – tai reiškia, kad jis būtų pernelyg aukštas, kad žmogus jį išgirstų, ir svarbiausia, jį būtų lengviau tiksliai sufokusuoti. Didesnės versijos, generuojančios tokią pačią jėgą, reikalautų tokio garsumo, kad jis būtų ne tik erzinantis, bet ir potencialiai žalingas, sako S. Sakaras.
Naudodami specializuotą 3D spausdinimo techniką, vadinamą dvifotoniniu spausdinimu, mokslininkai pagamino tuščiavidures struktūras, remdamiesi Helmholco originaliomis lygtimis, ir laboratoriniais bandymais bei kompiuterinėmis simuliacijomis patvirtino, kad jos generuoja numatytą traukos jėgą.
Laivai, raketos ir mažyčiai sraigtasparniai
Komanda pagamino mažus, maždaug 5 centimetrų ilgio laivelius, kuriuose buvo įmontuoti keli rezonatoriai, kiekvienas suderintas su skirtingu dažniu ir nukreiptas į skirtingą pusę. Keisdami šalia esančio garsiakalbio toną, mokslininkai galėjo vairuoti laivelius į kairę, į dešinę arba tiesiai į priekį.
EPFL / MICROBS nuotr.
Dar mažesniu mastu – kai kurių skersmuo siekė vos milimetrą – komanda taip pat sukūrė „mikroskraidiklius“, kurie sukūrė keliamąją jėgą dviem skirtingais būdais: vieni stūmė srautą žemyn kaip raketa – tačiau stūmimui naudojo orą, – o kiti sukdavo mažus pritvirtintas menteles, kad skristų kaip sraigtasparnis, mentelių sukimui naudodami garso bangas.
Ši technologija turi pranašumą prieš tradicinius energijos gamybos būdus, nes ją galima kurti itin mažais masteliais, teigia S. Sakaras. Pasak jo, tradicinių variklių miniatiūrizacijai būdinga esminė riba – dėl fizinių komponentų, tokių kaip magnetai, ritės ir velenai, be kurių variklis negali veikti. Kadangi šie rezonatoriai yra tiesiog tiksliai suformuotos tuščiavidurės ertmės, nėra jokios panašios ribos, kokio dydžio juos galiausiai būtų galima pagaminti.
Tyrime mokslininkai teigia, kad tas pats principas galiausiai galėtų būti panaudotas tiksliai vairuojant ir manipuliuojant mažus objektus ore jų neliečiant, arba kuriant minkštus, lanksčius paviršius, kurie sulinksta ir keičia formą pagal komandą, kai „išgirsta“ tam tikrą dažnį – tai galėtų būti pritaikyta biomedicinos srityje – pavyzdžiui, širdies stentams.
Kol kas šis tyrimas yra pagrindas, kuriuo mokslininkai galės remtis toliau, sako S. Sakaras. „Manau, šis straipsnis yra svarbus tuo, kad jame išdėstėme projektavimo principus“, – sako jis ir priduria, kad tolesni darbai galėtų būti sutelkti į labiau pritaikytus projektus, valdymo sistemas ar navigaciją, rašo „Live Science“.