Радиофизики Томского государственного университета нашли новый способ применения ультразвукового управления микрочастицами. Они предлагают с помощью ультразвуковых волн собирать пыль и направлять ее к всасывающему устройству, получая таким образом «ультразвуковой пылесос». Ученые лаборатории электромагнитных методов контроля СФТИ ТГУ и кафедры радиофизики ТГУ уже собрали макет, который может продемонстрировать это на практике. Новая технология может использоваться на косметологических, фармацевтических, пищевых предприятиях и в других «чистых» отраслях и даже в космосе в условиях невесомости.
Радиофизики ТГУ давно занимаются ультразвуковой левитацией, ранее их разработки были поддержаны грантом РНФ № 17-79-20051 «Разработка метода трёхмерной печати на основе ультразвукового управления микрочастицами». Теперь ученые предложили новое применение данной технологии – это дистанционная ультразвуковая очистка помещений от пыли: установка сможет собирать частицы и перемещать их в заданную точку с помощью ультразвуковых волн.
– Такая технология позволит создать «ультразвуковой пылесос». Мы можем сфокусировать ультразвуковое излучение на заданное расстояние, забрать частицы пыли из определенного места и транспортировать их к пылесосу. Это даст возможность очищать помещения без необходимости пробираться в каждый уголок. Ведь ультразвуковое поле проникает практически везде и может забирать частицы из самых разных участков, — объясняет заведующий лабораторией электромагнитных методов контроля СФТИ ТГУ, профессор кафедры радиофизики РФФ ТГУ Дмитрий Суханов.
На данном этапе собран лабораторный макет, демонстрирующий принцип работы забора частиц с поверхности и их перемещения. Он состоит из двух решеток ультразвуковых излучателей, которые сфокусированы в одну точку, на частоте 40 килогерц. Между излучателями есть определенная разность фаз, за счет ее изменения создается движущая картина стоячих волн, которая и позволяет перемещать частицы в заданные области. Теперь ученым предстоит продумать, как это реализовать, чтобы система была наиболее производительной.
– Сейчас мы будем производить численное моделирование, расчеты, разрабатывать наиболее приемлемую конфигурацию поля, продумывать размещение излучателей, подбирать модуляцию сигнала. Когда мы поймем, в каком виде установка обеспечит наиболее эффективную транспортировку частиц пыли, можно будет приступать к сборке действующего прототипа, — делится планами Дмитрий Суханов.
У этой разработки широкий спектр применения: от медицины и чистых производств, таких как продукты питания, косметология, фармацевтика, до уборки на борту космической станции в условиях невесомости. Причем, на МКС можно перемещать пыль ультразвуковым полем, не противодействуя силе гравитации, что будет положительно сказываться на эффективности очистки.