Une nouvelle méthode pour faire léviter des objets en utilisant uniquement le son
L‘idée d’utiliser des ondes sonores pour faire léviter de minuscules objets peut sembler futuriste, mais elle a été démontrée de plusieurs manières intéressantes. Des scientifiques japonais viennent d’en ajouter une autre à la liste qui pourrait bien rapprocher cette technologie expérimentale d’une utilisation pratique, en démontrant pour la première fois comment elle peut soulever de petites boules de polystyrène d’une surface rigide.
GIF d’entête, à partir de l’étude : un hémisphère de transducteurs à ultrasons qui créent des ondes sonores, soulevant une boule de polystyrène sur une surface réfléchissante. (Université métropolitaine de Tokyo)
Ces dernières années, il y a eu différents types de systèmes de « pinces sonores » qui utilisent des ondes sonores soigneusement dirigées pour faire léviter des gouttelettes d’eau ou de petites sphère et même des « faisceaux tracteurs acoustiques » pour soulever des objets relativement grands. Tous ces systèmes fonctionnent en utilisant un transducteur pour envoyer des ondes sonores vers le bas, en direction d’un réflecteur concave, qui les fait rebondir vers le haut et les fait se rejoindre au milieu pour former un nouveau type d’onde avec une pression suffisante pour maintenir de petits objets en place.
Les scientifiques de l’Université métropolitaine de Tokyo (Japon) ont cherché à innover dans ce domaine en mettant au point un système de pinces acoustiques capable de saisir un objet sur un support rigide qui réfléchit le son, en l’occurrence une planche de bois. Pour ce faire, il a fallu mettre au point un nouveau réseau hémisphérique de transducteurs à ultrasons et surmonter les obstacles techniques associés au contrôle précis des ondes sonores variables en temps réel de manière à permettre la lévitation de petits objets au-dessus de la surface de la plate-forme.
Pour résoudre ce problème complexe, l’équipe a divisé son réseau hémisphérique de transducteurs en 8 blocs et a inversé la polarité de la moitié de chaque bloc. La phase et l’amplitude des ondes sonores émanant de chaque bloc ont été optimisées individuellement, permettant au système de générer un piège acoustique à une position très spécifique, qui peut être déplacée en modifiant le comportement des blocs individuels.
A partir de l’étude : détails sur le réseau hémisphérique de transducteurs à ultrasons avec contrôle de la phase et de l’amplitude piloté pour créer un champ acoustique capable de piéger et de soulever une balle de polystyrène sur une surface réfléchissante. (Université métropolitaine de Tokyo)
La démonstration a été faite par une série de simulations, puis par des expériences utilisant le réseau pour soulever et faire léviter une boule de polystyrène d’un diamètre de trois millimètres seulement au-dessus de la planche de bois.
La technique était loin d’être parfaite, la boule ne se soulevant pas à chaque fois et se sauvant parfois, mais les scientifiques espèrent pouvoir l’améliorer en vue d’une utilisation pratique de cette technologie. Quoi qu’il en soit, il s’agit de la première démonstration de la « saisie sans contact d’une particule sur un support rigide avec réflexion à l’aide d’un réseau de transducteurs ultrasonores hémisphériques contrôlés par plusieurs canaux », écrivent les chercheurs dans leur étude.
L’étude publiée dans le Japanese Journal of Applied Physics : Mid-air acoustic tweezers for non-contact pick up using multi-channel controlled ultrasonic transducer arrays et présentée sur le site de l’Université métropolitaine de Tokyo via EurekAlert : « Tweezers of sound » can pick objects up without physical contact.
