دانشمندان با امواج فراصوت لوله نامرئی ساختند؛ انتقال مایعات بدون هیچ دیواره‌ای در هوا
پژوهشگران دانشگاه هلسینکی با استفاده از ۲۵۶ بلندگوی فراصوت، مجرایی نامرئی ساخته‌اند که می‌تواند مایعات، ذرات جامد و گازها را بدون تماس با دیواره فیزیکی هدایت کند. این فناوری در آینده می‌تواند انتقال مواد خورنده، چسبناک و حساس به آلودگی را متحول کند.
تصور کنید جریان آب بدون لوله، در هوا حرکت کند و حتی بتوان مسیر آن را هنگام حرکت تغییر داد. این ایده اکنون از مرحله نظری فراتر رفته است. پژوهشگران دانشگاه هلسینکی با همکاری محققانی از دانشگاه پابلیک ناوارا در اسپانیا و دانشگاه میشیگان آمریکا، سامانه‌ای ساخته‌اند که با استفاده از امواج فراصوت، مسیری شبیه به یک لوله بدون دیواره ایجاد می‌کند.
در این فناوری، هیچ لوله فیزیکی با مایع تماس ندارد. امواج صوتی با ایجاد یک میدان آکوستیکی کنترل‌شده، جریان ماده را در مسیر مشخصی نگه می‌دارند. پژوهشگران توانسته‌اند مسیر این مجرا را به‌صورت الکترونیکی تغییر دهند و حتی جریان مایع را با دقت تک‌قطره‌ای متوقف یا هدایت کنند.
لوله‌ای که دیواره‌هایش از صدا ساخته شده‌اند
بر اساس گزارش «scitechdaily» ، قلب این سامانه از ۲۵۶ مبدل کوچک فراصوت تشکیل شده است که به شکل استوانه‌ای در اطراف مسیر حرکت ماده قرار گرفته‌اند. این مبدل‌ها امواجی با فرکانس حدود ۴۰ کیلوهرتز تولید می‌کنند. فرکانسی که بالاتر از محدوده شنوایی انسان است.
با تنظیم دقیق زمان‌بندی و نحوه انتشار امواج، پژوهشگران می‌توانند یک میدان صوتی مشخص ایجاد کنند. این میدان با اعمال نیروهای آکوستیکی، ماده را در امتداد یک مسیر باریک نگه می‌دارد و مانع خروج آن از مسیر می‌شود.
در واقع، امواج فراصوت نقش دیواره‌های یک لوله معمولی را بازی می‌کنند، با این تفاوت که هیچ سطح جامدی برای تماس با ماده وجود ندارد.
این مجرا حتی می‌تواند خم شود یا تغییر مسیر دهد. برای این کار نیازی به جابه‌جایی قطعات مکانیکی نیست و پژوهشگران تنها با تغییر نحوه کنترل بلندگوها، شکل مسیر را عوض می‌کنند.
فقط آب را جابه‌جا نمی‌کند
آزمایش‌های پژوهشگران به انتقال مایعات محدود نبود. آن‌ها توانستند مواد جامد، پودر، مه و گازها را نیز با استفاده از میدان فراصوت هدایت کنند. حتی مسیر یک تخلیه الکتریکی را هم با این روش کنترل کردند.
البته برای هر نوع ماده باید آرایش میدان صوتی متناسب با ویژگی‌های آن تنظیم شود. به همین دلیل، یک تنظیم واحد نمی‌تواند همه مواد را به یک شکل جابه‌جا کند.
یکی از مزیت‌های مهم این فناوری، حذف تماس ماده با سطوح داخلی لوله است. در صنایع شیمیایی، برخی مواد خورنده به دیواره لوله‌ها آسیب می‌زنند و مواد چسبناک نیز به‌مرور روی سطوح داخلی رسوب می‌کنند. در صنایع دارویی و آزمایشگاهی هم تماس با دیواره ظروف می‌تواند احتمال آلودگی نمونه‌ها را افزایش دهد.
لوله فراصوتی می‌تواند در آینده برای کاهش این مشکلات به کار گرفته شود. البته حذف تماس با دیواره به‌تنهایی به معنای استریل بودن محیط یا تضمین جلوگیری از هر نوع آلودگی نیست.
نمونه اولیه فقط ۸ سانتی‌متر طول دارد
با وجود قابلیت‌های جالب این فناوری، نمونه ساخته‌شده هنوز بسیار کوچک است. طول بخش فعال مجرای فراصوتی فقط ۸ سانتی‌متر است و برای فعالیت به حدود ۵۰ وات برق نیاز دارد.
پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند چند ماژول مشابه را به یکدیگر متصل کنند تا بتوان مسیرهای طولانی‌تری ساخت. اما هنوز یک خط انتقال صنعتی با این فناوری ساخته و آزمایش نشده است.
شدت میدان فراصوت نیز بسیار زیاد است. به گفته دیمیتری نیکولایف، پژوهشگر پسادکتری و سرپرست تیم اجرایی پروژه، شدت امواج در مرکز دستگاه با غرش مداوم شلیک گلوله از فاصله نزدیک قابل مقایسه است. انسان این فرکانس را نمی‌شنود، اما شدت بالای آن می‌تواند برای حیواناتی مانند سگ‌ها آزاردهنده باشد.
آری سالمی، استاد الکترونیک دانشگاه هلسینکی، حدود چهار سال پیش به فکر ساخت چنین سامانه‌ای افتاد. گروه او پیش‌تر روی دستگاهی کار می‌کرد که با امواج فراصوت، سطوح داخلی لوله‌ها را تمیز می‌کرد.
در یکی از گفت‌وگوهایش با همکاران، این پرسش مطرح شد که اگر لوله اصلاً دیواره نداشته باشد، چه چیزی برای چسبیدن مواد و ایجاد رسوب باقی می‌ماند؟
سالمی بعدها هنگام قدم زدن با سگش به این ایده رسید که شاید بتوان دیواره‌های لوله را به‌جای مواد جامد، با امواج فراصوت ساخت. تبدیل این ایده به یک دستگاه عملی به آزمایش‌های متعدد و همکاری پژوهشگران چند دانشگاه نیاز داشت.
منبع: خبرآنلاین
