Akustikrohr leitet Materie per Ultraschall durch die Luft
Forschende haben einen wandlosen Kanal entwickelt, der Flüssigkeiten, Pulver und elektrische Entladungen ohne feste Grenzen bewegt.
Von Giovanni Sapere
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Ein Forschungsteam unter Leitung der Universität Helsinki hat eine Erfindung vorgestellt, die Flüssigkeiten, Nebel, Pulver und elektrische Entladungen durch offene Luft transportiert, ohne feste Behälter. Angetrieben von Ultraschallwellen, die 256 Miniatur-Wandler aussenden, erzeugt der berührungslose Kanal eine unsichtbare Grenze, die Materie horizontal in der Luft führt.
Wie akustische Levitation einen unsichtbaren Kanal bildet
Die Erfindung hält fließende Materie in Position, indem sie akustische Wellen mit einer Frequenz von 40 Kilohertz erzeugt, wie TechXplore berichtet. Der Schall wird von 256 kleinen Lautsprechern ausgesendet, die in einem Zylinder angeordnet sind, der etwa 5 Zentimeter vom Strahl entfernt steht. Statt eines festen Rohrs formt das Gerät die Schallwellen zu gekrümmten, langgestreckten Bessel-artigen akustischen Feldern, die die Materie einfangen und daran hindern, sich zu verteilen.
„Von allen Versuchsaufbauten, die ich gesehen habe, würde ich sagen, kommt dies der Magie am nächsten.“
— Ari Salmi, Professor für Elektronik an der Universität Helsinki
„Indem wir die Ansteuerung der Lautsprecher ändern, können wir das Rohr nach Bedarf umformen und drehen.“
— Dmitry Nikolaev, Postdoktorand an der Universität Helsinki
Die Ursprünge und die gemeinsame Entwicklung
Das Konzept entstand vier Jahre zuvor bei einem Abendspaziergang des Erfinders Ari Salmi, Professor für Elektronik an der Universität Helsinki, so TechXplore. Während er zuvor Ultraschallgeräte zur Reinigung von Rohrinnenräumen entwickelte, dachte Salmi über die Vorteile eines Kanals ganz ohne physische Oberflächen nach, an denen Schmutz haften könnte. Die Umsetzung des Konzepts erforderte eine iterative Phase von Versuch und Irrtum in Zusammenarbeit mit Forschenden der Public University of Navarre und der University of Michigan.
Spezifikationen des Prototyps und mögliche Anwendungen
Der aktuelle experimentelle Prototyp ist 8 Zentimeter lang und damit kürzer als der Außendurchmesser des Zylinders selbst, wie TechXplore im Detail berichtet. Der Betrieb des 8-Zentimeter-Abschnitts erfordert 50 Watt elektrische Leistung, ein Energiebedarf vergleichbar mit einer Glühbirne. Der Postdoktorand Dmitry Nikolaev merkte an, dass die hohe akustische Intensität im Kern für Menschen nicht wahrnehmbar ist, die Schallfrequenz aber von Hunden gehört werden kann.
Anpassbarer Materialtransport und was zu beobachten ist
Da physischer Kontakt entfällt, bietet diese Innovation praktischen Nutzen beim Transport korrosiver, klebriger oder kontaminationsempfindlicher Materialien, die üblicherweise Standardrohrleitungen verschmutzen oder angreifen, wie TechXplore berichtet. Bediener können das Lautsprecherarray anpassen, um die Bahn des Rohrs nach Bedarf zu verändern oder Flüssigkeit in einzelnen Tropfen abzugeben. Mit Potenzial für künftigen Patentschutz dürfte sich die weitere Entwicklung auf modulare Erweiterung konzentrieren, denn durch die Aneinanderreihung mehrerer 8-Zentimeter-Einheiten könnten Forschende längere akustische Pipelines beliebiger Länge für fortgeschrittene Robotik und Weltraumanwendungen bauen.
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