Використовуючи ультразвукові коливання, вчені змусили краплі води "танцювати" прямо в повітрі
Технологія левітації крапель рідини за допомогою ультразвукових акустичних коливань відомі вченим і застосовуються вже досить давно. У свій час ми розповідали про роботу дослідників із Національної лабораторії Аргонна Міністерства енергетики США та Лабораторії термодинаміки Швейцарського федерального Технологічного інституту в Цюріху, яким вдалося змусити краплі рідини парити і переміщатися в просторі з допомогою впливу ультразвукових хвиль. А тепер ми розповімо про групу дослідників з Університету Клемсона в Південній Кароліні, керованої професором Веию Рен (Weiyu Ran), які змусили за допомогою ультразвуку краплі води не тільки просто літати і пересуватися в просторі, але і змінювати свою форму, здійснюючи свого роду "танець", який був знятий високошвидкісний відеокамерою.
Граючись з левитирующими краплями води, дослідники могли оперувати лише двома параметрами ультразвукових коливань, їх амплітудою і частотою. Як можна побачити на наведеному нижче відеоролику, збільшення амплітуди коливань призводило до того, що крапля води з круглої перетворювалася в плоский диск, і чим більше амплітуда, тим менше ставала товщина водяної диска. Підлаштовуючи частоту звукових коливань, дослідники домагалися того, що власна резонансна частота коливань краплі збігалася з частотою коливань. При цьому, круглий диск краплі води набував виступи, кількість яких дорівнює номеру гармоніки резонансної частоти.
Всі ці дивовижні перетворення крапель води виглядають дуже забавно. Але чи є яке-небудь практичне застосування у подібних "чудес"? Звичайно ж, є. Група професора Рена балувалася з водою не просто заради забави, вони перевіряли роботу дослідного зразка установки, яка призначена для видалення з повітря літаючих в ньому частинок різних речовина. Такі технології досить широко використовуються у шахтах і на металургійних підприємствах для видалення пилу з повітря. Але, на жаль, традиційні методи отримання водяних крапель не володіють достатньою ефективністю при видаленні частинок пилу, розміри яких становлять близько мікрометра і менше, і які мають шкідливий вплив на легені і дихальні шляхи людей.
Звичайно, досвідчений зразок ультразвукового пристрою є занадто малим для його практичного застосування. "За допомогою сучасних технологій можна створити ультразвукові розпилювачі води великих розмірів і великої продуктивності. Але, на жаль, для їх роботи потрібно необґрунтовано велика кількість енергії", - розповідає Джон Сейлор (John Saylor), учасник дослідницької групи, - "Наша дослідна установка є лише доказом працездатності ідеї, а для її практичного втілення нам доведеться виконати ще багато роботи".