دانشمندان با به‌کارگیری امواج فراصوت، لوله نامرئی طراحی کردند/ جابجایی مایعات در فضا بدون نیاز به دیواره
بر اساس گزارش خبرآنلاین، تصور کنید که جریان آب بدون استفاده از لوله‌ها در هوا به حرکت درآید و به سادگی بتوان مسیر آن را در حین جریان تغییر داد. این ایده دیگر تنها در دنیای نظری باقی نمانده است. محققانی از دانشگاه هلسینکی به همراه پژوهشگران دانشگاه پابلیک ناوارا در اسپانیا و دانشگاه میشیگان آمریکا، سیستمی ابداع کرده‌اند که با بهره‌گیری از امواج فراصوت، مسیری شبه‌لوله‌ای بی‌دیواره ایجاد می‌کند.
در این فناوری، هیچ لوله فیزیکی با مایع در تماس نمی‌باشد. امواج صوتی با ایجاد یک میدان آکوستیکی کنترل شده، جریان ماده را در یک مسیر مشخص حفظ می‌کنند. پژوهشگران قادر به تغییر الکترونیکی مسیر این مجرا هستند و حتی می‌توانند جریان مایع را با دقت به صورت تک‌قطره‌ای متوقف یا هدایت نمایند.
لوله‌ای که دیواره‌هایش از صدا ساخته شده‌اند
به نقل از «scitechdaily»، اساس این سیستم از ۲۵۶ مبدل کوچک فراصوت تشکیل می‌شود که به طور استوانه‌ای در اطراف مسیر حرکت ماده چیده شده‌اند. این مبدل‌ها امواجی با فرکانس تقریباً ۴۰ کیلوهرتز تولید می‌کنند، فرکانسی که فراتر از محدوده شنوایی انسان است.
با دقت در زمان‌بندی و نحوه انتشار امواج، محققان قادر به ایجاد یک میدان صوتی خاص خواهند بود. این میدان، با اعمال نیروهای آکوستیکی، ماده را در یک مسیر باریک ثابت نگه می‌دارد و از خروج آن به بیرون جلوگیری می‌کند.
در واقع، امواج فراصوت عملکرد دیواره‌های یک لوله معمولی را ایفا می‌کنند، با این تفاوت که در اینجا هیچ سطح جامدی برای تماس با ماده وجود ندارد.
این مجرا حتی قابلیت خم شدن و تغییر مسیری را نیز دارد. برای انجام این کار نیازی به جابه‌جایی اجزای مکانیکی نیست و پژوهشگران تنها با تنظیم نحوه کنترل بلندگوها، شکل مسیر را تغییر می‌دهند.
فقط آب را جابه‌جا نمی‌کند
آزمایش‌های انجام‌شده توسط پژوهشگران محدود به انتقال مایعات نبوده است. آن‌ها همچنین موفق به هدایت مواد جامد، پودر، گازها و حتی مه از طریق میدان فراصوت شدند. حتی یک تخلیه الکتریکی نیز با این روش قابل کنترل است.
به طور قطع، برای هر نوع ماده خاص، آرایش میدان صوتی باید با ویژگی‌های آن تطبیق یابد. بنابراین، یک تنظیم واحد نمی‌تواند برای تمام مواد به یک شکل عمل کند.
از مزایای برجسته این فناوری، حذف تماس ماده با سطوح داخلی لوله است. در صنایع شیمیایی، برخی مواد خورنده می‌توانند به دیواره لوله‌ها آسیب بزنند و مواد چسبناک نیز به تدریج درون سطوح داخلی رسوب می‌کنند. در زمینه‌های دارویی و آزمایشگاهی نیز تماس مواد با دیواره ظروف ممکن است خطر آلودگی نمونه‌ها را افزایش دهد.
لوله فراصوتی می‌تواند در آینده به کاهش این مشکلات کمک کند. البته حذف تماس با دیواره به تنهایی به معنای استریل شدن محیط یا تضمین جلوگیری از هر نوع آلودگی نیست.
نمونه اولیه فقط ۸ سانتی‌متر طول دارد
با وجود قابلیت‌های جالب این فناوری، نمونه ساخته شده هنوز اندازه‌ای کوچک دارد. طول بخش فعال مجرای فراصوتی تنها ۸ سانتی‌متر است و برای کارکرد به حدود ۵۰ وات برق نیاز دارد.
پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که چند ماژول مشابه به یکدیگر متصل شوند تا امکان ساخت مسیرهای طولانی‌تر فراهم گردد. اما در حال حاضر، هنوز خط انتقال صنعتی با این فناوری ساخته و آزمایش نشده است.
قدرت میدان فراصوت بسیار بالا است. به گفته دیمیتری نیکولایف، پژوهشگر پسادکتری و سرپرست تیم تحقیقاتی، شدت امواج در مرکز دستگاه با صدای مداوم شلیک گلوله از فاصله نزدیک قابل مقایسه است. اگرچه 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 توسعه چنین سیستمی افتاد. تیم او پیش از این بر روی دستگاهی کار می‌کرد که با استفاده از امواج فراصوت، سطوح داخلی لوله‌ها را تمیز می‌کرد.
در یکی از گفت‌وگوهای خود با همکارانش، این سؤال مطرح شد که اگر لوله هیچ دیواره‌ای نداشته باشد، چه چیزی می‌تواند مواد را به هم بچسباند و موجب رسوب آن‌ها شود؟
سالمی بعدها در حین پیاده‌روی با سگش به این فکر رسید که شاید بتوان دیواره‌های لوله را به جای استفاده از مواد جامد، با امواج فراصوت شکل داد. تبدیل این ایده به یک دستگاه فعال به انجام آزمایشات متعدد و همکاری محققان از دانشگاه‌های گوناگون نیاز داشت.
۵۸۵۸