Riassunto:
Se hai visto il film del 2008 "L'incredibile Hulk", probabilmente ricordi ancora quei cannoni sonici che utilizzavano potenti onde sonore per sopprimere il gigante verde. Ora, gli scienziati dell’Università di Helsinki in Finlandia, in collaborazione con ricercatori dell’Università pubblica di Navarra in Spagna e dell’Università del Michigan negli Stati Uniti, hanno dato a questa idea un prototipo realistico: una “conduttura” composta interamente da onde ultrasoniche che può limitare e guidare fisicamente il flusso di materiali nell’aria.
Questo tubo invisibile e privo di massa è "costruito" da onde ultrasoniche emesse da 256 micro-altoparlanti. Può guidare liquidi, gas, polveri e persino plasma, facendo sembrare che questi materiali siano sospesi nell'aria dal nulla e si muovano lentamente in avanti. Durante l'intero processo non si è sentito alcun suono udibile. Per cambiare la direzione del flusso non è necessario spostare alcuna parte fisica; devi solo regolare il modo in cui funzionano gli altoparlanti e rimodellare il tubo invisibile.
"Di tutti i dispositivi sperimentali che abbia mai visto, si può dire che questo sia il più vicino alla magia." Ha commentato Ali Salmi, responsabile del progetto e professore di elettronica all'Università di Helsinki.
L'origine di questa idea è un progetto precedente del gruppo di ricerca: hanno utilizzato le onde ultrasoniche per pulire i materiali attaccati alle pareti interne dei tubi. Seguendo questa idea, hanno inoltre immaginato che se la parete fisica del tubo fosse stata semplicemente rimossa, in modo che non ci fosse spazio per attaccare le sostanze, il problema non sarebbe scomparso alla radice?
Per trasformare l'idea in realtà, i ricercatori hanno condotto diversi cicli di prove ed errori su diversi layout degli altoparlanti. Il prototipo finale è dotato di 256 minuscoli trasduttori a ultrasuoni disposti attorno a una struttura cilindrica, che emettono onde sonore a una frequenza di circa 40 kilohertz. Controllando con precisione la tempistica di queste onde sonore, esse formano un campo sonoro quando si intersecano, esercitando una forza sul materiale che passa e costringendolo a un percorso specifico. La regolazione del campo sonoro consente a questo percorso di piegarsi o reindirizzarsi, mentre il tubo fisico rimane fermo. Il tubo prototipo è lungo solo 8 centimetri e consuma circa 50 watt di elettricità, più o meno l'equivalente di una vecchia lampadina a incandescenza.
Questo è ancora solo un prototipo, ma la ricerca ha dimostrato che il suono da solo è sufficiente per guidare continuamente diverse forme di materia nell'aria. Mentre la maggior parte dei precedenti sistemi di manipolazione acustica potevano solo levitare e spostare singole particelle o goccioline, il nuovo sistema può gestire un flusso continuo di materiale. Nell’esperimento, i ricercatori hanno guidato con successo il flusso d’acqua, inviato la polvere in diversi contenitori, manipolato la nebbia e il flusso d’aria e persino controllato il percorso dello scarico.
In termini di prospettive applicative, il team prevede il trasporto senza contatto di materiali, in particolare di materiali corrosivi e appiccicosi che corrodono le tubazioni convenzionali o si accumulano facilmente sulla parete interna. Questa tecnologia può essere adatta anche per la movimentazione di materiali sensibili altamente suscettibili alla contaminazione. La capacità di modificare elettronicamente la direzione del flusso in tempo reale offre anche nuove possibilità per distribuire i materiali con precisione nella posizione desiderata.
Tuttavia, c'è ancora molta strada da percorrere dal prototipo alla vera pipeline a ultrasuoni. Un limite evidente è la disparità di dimensioni e costi: per creare un "tubo" lungo solo 8 centimetri sono necessari 256 altoparlanti e il sovraccarico hardware è considerevole. I ricercatori ritengono che moduli simili possano essere collegati insieme per creare condutture molto più lunghe.
Un altro problema è l'intensità del suono. Secondo i ricercatori, l'intensità degli ultrasuoni al centro del tubo equivale a quella di qualcuno che spara continuamente con una pistola nell'orecchio; anche all'esterno del dispositivo, l'intensità acustica è paragonabile a quella di stare accanto a un motore a reazione. Fortunatamente, 40 kilohertz vanno oltre la normale portata dell'udito umano. In realtà non puoi sentire quei ruggiti, ma è meglio assicurarti che non ci siano cani nelle vicinanze.
Risultati di ricerca rilevanti sono stati pubblicati negli Atti della National Academy of Sciences (PNAS) degli Stati Uniti.
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