明尼苏达大学双城分校的研究人员发现了一种利用超声波移动物体的新方法。这项研究为在制造业和机器人等行业中使用非接触式操作打开了大门，在这些行业中，设备移动不需要内置电源。
这项研究发表在《自然通讯》（Nature Communications）上，这是一份经过同行评审、开放获取的科学期刊。
虽然之前已经证明光波和声波可以操纵物体，但物体总是小于声波或光波的波长，或者分别在毫米到纳米量级。明尼苏达大学的团队开发了一种方法，可以利用超材料物理学原理移动更大的物体。
超材料是一种人工设计的材料，可以与波（如光和声音）相互作用。通过在物体表面放置一种超材料图案，研究人员能够利用声音将物体引向某个方向，而无需物理接触。
该研究的高级作者、明尼苏达大学机械工程系本杰明·梅胡格（Benjamin Mayhugh）助理教授奥金·伊利奇（Ognjen Ilic）表示：“我们已经知道了一段时间，波、光和声音可以操纵物体。我们的研究与众不同之处在于，如果我们将它们的表面变成超材料表面，或“超表面”，我们就可以操纵和捕获更大的物体。当我们将这些微小的图案放置在物体表面时，我们基本上可以将声音反射到我们想要的任何方向。通过这样做，我们可以控制施加在物体上的声学力。”
使用这项技术，研究人员不仅可以将物体向前移动，还可以将其拉向源——这与《星际迷航》等科幻小说中的牵引光束技术没有太大区别。
他们的方法可能被证明对制造业或机器人等领域的移动物体有用。
该论文的第一作者、明尼苏达大学机械工程系的研究生马修·斯坦（Matthew Stein）表示：“非接触操纵是光学和电磁学领域的一个热门研究领域，但这项研究提出了另一种非接触致动方法，它提供了其他方法可能没有的优势。此外，除了这项研究所能实现的应用之外，扩展我们的物理知识通常是一件非常令人兴奋的事情！”
虽然这项研究更多地是对这一概念的演示，但研究人员的目标是在未来测试更高频率的波以及不同的材料和物体尺寸。
伊利奇说：“在许多科学和工程领域，尤其是机器人领域，需要移动物体，将信号转换成某种受控运动。这通常是通过物理束缚或携带某种能量源来完成任务的。我认为，我们正在朝着一个新的方向前进，并表明在没有物理接触的情况下，我们可以移动物体，而这种运动可以通过编程物体表面的东西来控制。这为我们提供了一种无接触驱动物体的新机制。”
文章来源：https://new.qq.com/rain/a/20221209A0652N00
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