Bristol team makes waves with acoustic tractor beam / Il gruppo di Bristol produce onde con il fascio del generatore acustico

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

In what is claimed to be a world first, engineers at Bristol University have developed an acoustic tractor beam that can stably trap objects larger than the beam’s soundwaves.

The device works by creating acoustic vortices, tiny tornado-like structures with loud sound surrounding a silent core. It had previously been thought these vortices were limited to supporting objects no bigger than their wavelengths, with larger objects spun out of the field by the rotational motion imparted to them. However, by constantly altering the direction the vortices spin, the rotation of the objects in the beam can be controlled, allowing larger objects to be levitated with stability.

Published in Physical Review Letters, the study details how the team used ultrasonic waves at a pitch of 40kHz, a frequency similar to that which only bats can hear. Rapidly changing the twisting direction of the vortices allowed the researchers to expand the size of the silent core, which supported larger objects.

“Using acoustics to levitate people may even be feasible”

A 2cm diameter polystyrene sphere – over two acoustic wavelengths in size – is so far the largest object successfully suspended in the tractor beam.

“Acoustic researchers had been frustrated by the size limit for years, so it’s satisfying to find a way to overcome it,” said lead author Dr Asier Marzo, from Bristol’s Department of Mechanical Engineering. “I think it opens the door to many new applications.”  

Those potential applications include new methods for drug delivery and micro-surgery, as well as contactless production lines where delicate objects are assembled without needing to be touched. As the technology advances, using acoustics to levitate people may even be feasible.  

“In the future, with more acoustic power it will be possible to hold even larger objects,” said senior research associate Dr Mihai Caleap, who developed the simulations for the device.

“This was only thought to be possible using lower pitches making the experiment audible and dangerous for humans.”

ITALIANO

In quello che si dice essere il primo al mondo, gli ingegneri della Bristol University hanno sviluppato un raggio di motori acustici in grado di intrappolare stabilmente oggetti più grandi delle onde sonore del raggio.

Il dispositivo funziona creando vortici acustici, minuscole strutture simili a tornado con suoni forti che circondano un nucleo silenzioso. In precedenza si pensava che questi vortici si limitassero a sostenere oggetti non più grandi delle loro lunghezze d'onda, con oggetti più grandi spinti fuori dal campo dal movimento rotatorio impartito loro. Tuttavia, modificando costantemente la direzione di rotazione dei vortici, è possibile controllare la rotazione degli oggetti nel raggio, consentendo di levitare gli oggetti più grandi con stabilità.

Pubblicato in Physical Review Letters, lo studio spiega come il gruppo abbia usato onde ultrasoniche ad una altezza di 40kHz, una frequenza simile a quella che solo i pipistrelli possono sentire. Il rapido cambiamento della direzione di rotazione dei vortici ha permesso ai ricercatori di espandere le dimensioni del nucleo silenzioso, che supportava oggetti più grandi.

"Usare l'acustica per far levitare le persone può persino essere fattibile"

Una sfera di polistirolo di 2 cm di diametro - su due lunghezze d'onda acustiche - è finora l'oggetto più grande sospeso con successo nel raggio del motore.

"I ricercatori acustici erano stati frustrati dal limite di dimensioni per anni, quindi è soddisfacente trovare un modo per superarlo", ha detto l'autore principale Dr Asier Marzo, del Dipartimento di Ingegneria Meccanica di Bristol. "Penso che apra la porta a molte nuove applicazioni."

Queste potenziali applicazioni includono nuovi metodi per il rilascio di farmaci e la micro-chirurgia, nonché linee di produzione senza contatto in cui gli oggetti delicati vengono assemblati senza bisogno di essere toccati. Con l'avanzare della tecnologia, utilizzare l'acustica per far levitare le persone potrebbe persino essere fattibile.

"In futuro, con una maggiore potenza acustica sarà possibile contenere oggetti ancora più grandi", ha detto il ricercatore senior Mihai Caleap, che ha sviluppato le simulazioni per il dispositivo.

"Questo è stato pensato solo per essere possibile utilizzando toni bassi rendendo l'esperimento udibile e pericoloso per gli esseri umani."

Da:

https://www.theengineer.co.uk/bristol-acoustic-tractor-beam/?cmpid=tenews_4647868&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79