Vibrerende luchtbellen trekken elkaar aan

Het plotselinge fenomeen maakt gebruik van geluidsgolven om kleine objecten op een gecontroleerde manier te verplaatsen en te positioneren

Stuttgart-


Elektrische ladingen, magnetische zwaartekracht en zelfs lichtgolven in optische pincetten helpen om kleinere objecten te rangschikken zonder direct contact. Tot nu toe hebben natuurkundigen uit Stuttgart deze prestatie bereikt met geluidsgolven die kleine luchtbellen verplaatsen. Zoals ze rapporteren in “Physical Review Letters”, zou dit fenomeen kunnen worden ontwikkeld en gebruikt in productie-installaties of in robots.

Door geluidsgolven samen te drukken, kunnen kleine plastic balletjes of bacteriën meerdere jaren door een vloeistof worden geduwd. Maar voor grotere objecten zijn de werkende krachten erg klein. Athanasius Athanasiades en zijn collega’s van het Max Planck Instituut voor Intelligente Systemen in Stuttgart omzeilden dit probleem met een slim experiment waarbij tientallen kleine luchtbelletjes door geluidsgolven in trilling werden gebracht met een frequentie van 3.300 hertz. Door deze trillingen ontstonden er binnenin de bellen drukverschillen. Een aantrekkingskracht, de Perkins-kracht genaamd, bewoog zich vervolgens tussen de bellen om de drukverschillen zo snel mogelijk gelijk te maken. “Deze zwaartekrachten kunnen worden gebruikt om objecten van enkele centimeters te verplaatsen”, zegt Athanasiades.

Concreet gebruikten de onderzoekers twee platte schijven van flexibel siliconenplastic. Met behulp van de lithografiemethode gebruikten ze de lithografiemethode om een ​​symmetrisch gebied van 121 cilindrische holtes in deze schijven te vormen, ongeveer de grootte van een munt van ongeveer één cent – elk iets minder dan een derde van een millimeter in diameter. In elk van deze putten kan een luchtbel worden geplaatst terwijl de schijf in een petrischaal drijft en met de goede kant naar beneden op het wateroppervlak. De onderzoekers plaatsten de tweede schijf, die ook 121 putjes met kleine luchtbelletjes bevat, onder water op de bodem van een petrischaal.

READ  Hohe wirtschaftliche Schäden durch invasieve Krebtiere

De onderzoekers lieten de luchtbellen vervolgens trillen met behulp van geluidsgolven en de aantrekkingskrachten die werden gevormd tussen tegengestelde luchtbellen. Binnen een seconde of twee bewoog de zwevende bekkenschijf zich snel direct boven de tweede schijf op de grond en vloog er recht boven. In een tweede experiment rangschikten de onderzoekers de holtes en dus de luchtbellen asymmetrisch. Opnieuw werd de zwevende schijf boven de schijf op de grond getrokken. Maar deze keer bleef hij niet in één positie, maar kantelde door de grillige aantrekkingskrachten op de vloerplaat.

“We waren erg verrast door hoe sterk het effect van de luchtbellen was”, zegt Athanasiades. Hij is ervan overtuigd dat dit effect interessante mogelijkheden biedt voor nieuwe toepassingen in precisierobotica of in productieprocessen. In verdere experimenten willen de onderzoekers het mogelijke effect van de rangschikking en grootte van de luchtbellen onderzoeken. Ze richten zich ook op kleinere objecten om ze op een gecontroleerde manier te rangschikken met behulp van de aantrekkingskracht tussen luchtbellen.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *