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3D打印声全息图系统问世 所造声场比现有技术精密100多倍

 

3D打印声全息图系统问世

所造声场比现有技术精密100多倍

 


科技日报北京9月21日电 (记者张梦然)英国《自然》杂志21日发表的一篇工程学论文,报告了一种全新的制造3D复合声场的方法——声全息图,即用3D打印机制造塑胶底片,其制造的声场可以通过非接触方式操控液体和空气中的物体,比运用现有技术制造的声场精密100多倍,而且速度更快、成本更低,该成果有助于改善医疗成像并推动超声的新应用。

理论上来讲,声音,尤其是超声,可作为非接触方式用于操控液体和空气中的物体。但目前的方法一般需要类似扬声器设备一样的换能器阵列,负责将电信号转化为声音。将它们连接在一起进行控制时要非常小心,才能形成所需的3D声场,且生成声场的规模和复杂程度均受到若干限制。

此次,德国马普学会智能系统所的研究人员皮尔·费希尔及其同事简单地生成了声全息图,他们使用3D打印机制造了塑胶底片,当它置于单个换能器之前,即可改变声波,从而制造出所需的声场。在实验中,研究人员使用该声全息图系统迫使悬浮于水中的微粒汇聚,形成类似飞翔的和平鸽一样的图像。

研究人员表示,可以使用该系统沿着特定路径,移动液体中的物体,也可以将液滴悬浮于空气中。论文作者提出,他们的声全息图使快速制造复合声场成为可能,所得声场可适用于超分辨率成像、局部加热以及个体化用药。

在论文随附的新闻与观点文章中,澳大利亚莫纳什大学的阿德里安·尼尔德表示,研究人员通过简单的实验装置就创建出一个非常复杂精细的声全息图,其不但可被用来操纵微尺度物体,还将在医疗领域发挥巨大潜力。

左图为该系统使悬浮于水中的微粒汇聚成和平鸽的图像。

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全息技术在三维空间展现事物之间的联系、变化和因果关系,在用光波或声波生成的“海市蜃楼”中,还原物体的形象和其他信息。传统生成复合声场的技术复杂、操作繁琐、所造声场规模有限,而本文新技术不但大大缩短了前期操作时间,还将操控精度提高了上百倍,几乎直接将实验室水平升级到产业水平。

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