Công nghệ khoa học ngày càng vượt xa sự tưởng tượng của con người. Chúng đang phát triển mạnh mẽ ở bất kỳ lĩnh vực nào, với mục đích hỗ trợ con người trong công việc và giải trí,..Bạn đã từng nghe đến dịch chuyển vật thể không cần chạm vào chưa? Một phương pháp công nghệ mới được phát triển có khả năng thao tác và nâng các vật thể nhỏ bằng sóng âm. Những kỹ sư đến từ Nhật bản đã phát minh ra công nghệ này nhờ vào sự tác động của âm thanh. Cụ thể như thế nào, hãy cùng 2findx khám phá nhé.
Mục lục
Sóng âm là gì?
Sóng âm là những sóng cơ học, được truyền đi trong môi trường rắn, lỏng, khí. Khi đến tai người, sóng âm sẽ làm cho màng nhĩ dao động, gây ra cảm giác cảm thụ âm. Trong môi trường lỏng và khí thì sóng âm là dạng sóng dọc, còn trong môi trường rắn thì nó có thể là sóng dọc hoặc sóng ngang.
Ví dụ: khi ta gảy một cây đàn ghita, ta sẽ thấy dây đàn phát ra âm thanh. Khi đó, dây đàn chính là nguồn âm, còn âm thanh từ dây đàn truyền đến tai ta chính là sóng âm.
Công nghệ di chuyển vật thể nhờ vào âm thanh
Các kĩ sư Nhật Bản đã tìm ra cách nâng các vật thể từ một bề mặt phản xạ âm thanh sử dụng kĩ thuật làm bay bằng âm thanh. Dù cho họ vẫn chưa làm nó hoạt động một cách ổn định. Tiến bộ này có thể giúp mở ra tiềm năng điều khiển các vật thể chỉ bằng âm thanh.
Với các ngành như kỹ thuật y sinh, công nghệ nano hay nghiên cứu dược phẩm, việc điều khiển các vật thể mà không cần chạm vào là đầy hữu dụng. Chúng ta hiện đã có thể thực hiện được điều này với một công nghệ gọi là “cây nhíp quang học”. Bằng việc sử dụng những tia laser tạo ra áp suất bức xạ đủ lớn. Từ đó có thể nhấc và di chuyển những hạt vô cùng nhỏ.
Sóng âm có thể tác động lên vật thể
“Cây nhíp âm thanh” thì có khả năng di chuyển các hạt nhỏ bằng áp suất tạo ra bởi sóng âm. Và có triển vọng trở thành một công cụ mạnh mẽ hơn. Chúng có thể được sử dụng để điều khiển nhiều loại nguyên vật liệu hơn, với kích cỡ lớn hơn, có thể tính bằng milimet.
Phát minh ra lần đầu vào những năm 80s đã rất được mong chờ bởi tính ứng dụng nó mang lại. Nhưng nó lại có những hạn chế nhất định cản trở việc ứng dụng những cây nhíp âm thanh rộng rãi. Để bắt đầu thì cần có một cái “bẫy” ổn định tạo thành từ sóng âm.
Phương pháp dùng để bẫy âm thanh
Một cụm gồm các bộ chuyển đổi âm thanh hình bán cầu có thể được dùng để tạo ra bẫy âm thanh này. Nhưng điều khiển chúng theo thời gian thực không phải việc dễ dàng gì. Khi mà cần tìm đúng trường âm để nhấc một vật thể và di chuyển nó rời xa các bộ chuyển đổi. Mọi thứ còn trở nên khó khăn hơn nếu có một bề mặt phản âm. Bề mặt này có tác dụng làm tăng độ phức tạp của trường âm thanh.
Được phát triển bởi kỹ sư nhật
Hai kĩ sư đến từ Đại học Thủ đô Tokyo, Nhật Bản – ông Shota Kondo và ông Kan Okubo – đã tìm ra cách để xây dựng một cụm âm thanh bán cầu với khả năng nhấc một khối cầu polystyren kích cỡ 3mm từ một bề mặt phản xạ.
Trong báo cáo của mình họ viết: “Chúng tôi sử dụng cụm các bộ chuyển đổi âm thanh siêu âm đa kênh để nhặt vật thể mà không chạm vào từ bề mặt cứng có phản xạ. Pha và biên độ của từng kênh được tối ưu sử dụng phương pháp tái tạo âm thanh. Điều này đã tạo ra một bẫy âm thanh ở riêng điểm mong muốn. Và việc nhặt vật thể có thể thực hiện trên bề mặt cứng. Theo tìm hiểu của chúng tôi thì đây là nghiên cứu đầu tiên về nhặt vật thể bằng phương pháp này.”
Âm thanh bán cầu có thể tạo ra trường âm
Kĩ thuật của họ phụ thuộc vào cách chia các bộ chuyển đổi âm thanh vào các khối. Khiến cho việc điều khiển chúng dễ dàng hơn là điều khiển độc lập. Rồi họ sử dụng một bộ lọc nghịch đảo để tái tạo âm thanh dựa trên dạng sóng âm. Điều này đã tối ưu hóa các pha và biên độ của từng kênh chuyển đổi âm thanh. Với mục đích tạo ra trường âm như mong muốn.
Trường âm này sau đó có thể được di chuyển. Mà đương nhiên là sẽ di chuyển quanh vật thể nhỏ bị “bẫy” bên trong. Sử dụng cụm thiết bị này, các nhà nghiên cứu đã có thể nhặt miếng xốp từ một mặt gương. Dù chưa quá ổn định – thỉnh thoảng vật thể chạy thoắt khỏi áp lực âm thanh, thay vì bị bẫy.
Nghiên cứu mở ra tương lai hiện đại hơn
Dù thế nào, nghiên cứu này cũng đã là một bước tiến quan trọng. Bởi việc nhặt vật thể từ bề mặt phản xạ chưa từng được thực hiện trước đây. Hai nhà khoa học Nhật Bản thực sự đã mở ra con đường mới cho sự phát triển của lĩnh vực này. Họ viết: “Trong những nghiên cứu tương lai; sức mạnh của phương pháp đã trình bày sẽ được cải tiến để ứng dụng khả năng; điều khiển vật thể không tiếp xúc vào thực tế”.
Bạn có thấy rằng đây là tiền đề cho những tiến bộ về lĩnh vực này trong tương lai không? Tất cả những gì chúng ta có thể là là ủng hộ và chờ đợi những phát minh tiếp theo.
Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viêt này. Tìm hiểu thêm thông tin về khoa học công nghệ tại đây.
