Als een ventilator lucht door een kamer blaast, de luchtstroom vertraagt ​​​​meestal en verspreidt zich. Nu in een nieuwe studie, wetenschappers hebben het tegenovergestelde aangetoond:een luchtstroom die wordt gecreëerd door een zorgvuldig gecontroleerde ultrasone array, kan zijn smalle vorm behouden en versnellen als hij zich van de bron verwijdert. De onderzoekers leggen uit dat het is alsof de luchtstroom wordt voortgestuwd door een reeks onzichtbare ventilatoren die in de lucht zweven. Ze verwachten dat de versnellende luchtstroom ongekende toepassingen kan hebben, zoals het vermogen om chemische reacties in de lucht uit te voeren en te beheersen.

de fysici, Keisuke Hasegawa et al., van de Universiteit van Tokio, RIKEN, en Nanzan Universiteit, hebben een paper gepubliceerd over de stuurbare, door ultrageluid aangedreven luchtstromen in een recent nummer van Technische Natuurkunde Brieven .

Zoals de onderzoekers uitleggen, zelfversnellende akoestische bundels zijn al meermaals aangetoond in water en in lucht. Een belangrijk aspect van de nieuwe studie is dat de bundels kunnen worden gecontroleerd, markeert de eerste demonstratie van een elektronisch bestuurbare macroscopische zelfversnellende straal in de vrije ruimte.

De onderzoekers gebruikten een soort straal die een Bessel-straal wordt genoemd, die de ongebruikelijke eigenschap heeft dat het zich niet uitbreidt terwijl het zich voortplant, maar eerder een smal, strak gerichte vorm. De wetenschappers genereerden deze bundels met behulp van een phased array van ongeveer 1000 ultrasone transducers. Elke transducer zet een elektrisch signaal om in een ultrasone golf, en het afstemmen van de golffronten van deze uitgezonden golven regelt de richting van de luchtstroom. Het ultrasone veld produceert ook kinetische energie, die de luchtstroom versnelt terwijl deze zich voortplant. Bij experimenten, de onderzoekers toonden aan dat de plek met de hoogste snelheid een voet of meer verwijderd kan zijn van de geluidsbron.

Een van de meest interessante kenmerken van de bundel is dat het kantelen van de ultrasone array niet vereist is om de richting van de bundel te regelen. In plaats daarvan, de straal is elektronisch bestuurbaar door de golffronten af ​​te stemmen, die een gekantelde straal vormt zonder de array te kantelen. De onderzoekers toonden ook aan dat de luchtstroom krachtig genoeg is om met de hand te worden gevoeld en om waterdamp in een gewenste richting te leiden.

De wetenschappers verwachten dat het vermogen om een ​​luchtstroom te genereren met deze unieke eigenschappen zal leiden tot nieuwe toepassingen, zoals het uitvoeren van chemische reacties in de lucht, bemonstering van een gasconcentratie, en in studies van ethologie, zoals onderzoeken hoe dieren reageren op feromonen in de lucht.

"Dieren reageren op fysiologische stoffen in de lucht zoals feromoon, " vertelde Hasegawa Phys.org . "We verwachten dat dergelijke stoffen naar doeldieren kunnen worden overgebracht en hun reactie kunnen observeren. Onze methode hoeft hun beweging niet te beperken of te vereisen dat ze specifieke instrumenten dragen. Het zou dus een mogelijkheid bieden om de natuurlijke reactie van dieren te observeren."

In de toekomst, de onderzoekers zijn van plan om methoden voor het regelen van de luchtstroom verder te onderzoeken.

"Momenteel, we zijn van plan om meer geprefereerde stromen te creëren voor het transport van stoffen in de lucht, " zei Hasegawa. "Bijvoorbeeld, stroomstromen brengen turbulentie met zich mee, die de ruimtelijke lokalisatie van de getransporteerde stoffen verslechtert. We denken dat het mogelijk is om de stroming meer op een laminaire stroming te laten lijken door het ultrasone veld op een verfijnde manier te ontwerpen."

© 2017 Fys.org