Текст опубликован в личном блоге и его автор не имеет отношения к администрации сайта

Инженеры Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) спроектировали акустические резонаторы, способные преобразовывать звуковые волны в направленную тягу. Публикация в журнале Science Advances рассказала, что при помощи этой технологии можно приводить в движение сверхлёгкие летательные аппараты и миниатюрные роботы. Для этого не требуются ни двигатели на борту, ни электроника, ни провода.

Подобное достижение возможно благодаря эффекту резонанса Гельмгольца. Увидеть этот эффект можно, если подуть над горлышком бутылки. Воздух внутри полости начинает колебаться при достижении определённой частоты. В лаборатории MicroBioRobotic Systems (MICROBS) этот эффект применили в полых колоколообразных и круглых конструкциях. Звук воздействует на воздух, который выходит за пределы полости как концентрированная струя, тогда как входящий в полость воздух является более рассеянным. Эта разница и приводит к появлению тяги.

Изображение: Gemini

С целью проведения эксперимента исследователи использовали 3D-нанопечать для изготовления микрофлаеров. В них три микроскопические полости находятся внутри полимерной конструкции. Эти сверхлёгкие летательные аппараты приводятся в движение ультразвуком, который человек не способен расслышать. Один аппарат весил 150 мкг, и в нём использовались резонаторы для получения направленной тяги вверх, как у ракеты. В другом случае резонаторы объединили с миниатюрными лопастями со скоростью вращения до 13 000 об/мин. Здесь подъёмная тяга создавалась по принципу вертолёта.

Размер и масса подобных устройств значительно уменьшаются ввиду отсутствия моторов и магнитных компонентов. Пределы миниатюризации ещё не были достигнуты, как и пределы сложности создаваемых конструкций. Руководитель лаборатории считает, что есть возможность объединять несколько акустических структур в гибком устройстве с настройкой каждой такой структуры на отдельную частоту. Разные части миниатюрных роботов будут двигаться, сгибаться или вибрировать в ответ на звук. Результатом может стать появление аэродинамических устройств с возможностью менять форму без использования традиционных приводов.