|  | 12 марта 2017 | Новости науки и техники

Разработан метод "тепловой" левитации, способный поднимать любые объекты

Установка тепловой левитации


Явление левитации сейчас еще во многом походит на волшебство, но позади его стоят совершенно традиционные законы физики и некоторые хитроумные уловки. Магнитная левитация уже используется в железнодорожном транспорте, к примеру, оптическая - больше в научных целях, а акустическая - в производстве лекарственных препаратов и научных исследованиях. Однако, все вышеперечисленные методы работают лишь по отношению к объектам с определенными свойствами, а исследователи из Чикагского университета разработали новый метод "тепловой" левитации, который работает за счет искусственно создаваемой разницы температур и может действовать на любые объекты, независимо от их природы и свойств.

"Магнитная левитация работает только с магнитными материалами, оптическая - с объектами, реагирующими на поляризованный свет. Найденный нами метод является первым в своем роде, который не зависит ни от материала, ни от формы и других свойств объекта" - рассказывает Ченг Чин (Cheng Chin), один из исследователей.

Ученые использовали шарики из керамики, стекла, пластмассы, частички льда, семена и другие небольшие предметы для демонстрации работоспособности метода "тепловой" левитации. Все эти предметы удавалось удерживать в пространстве на протяжении часа-двух времени, при этом они не совершали боковых колебательных движений.

Основой нового метода левитации является процесс под названием термофорез (thermophoresis), в результате которого между двумя источниками тепла с разной температурой возникают достаточно ощутимые силы. В данном случае в качестве одного источника тепла выступала медная пластина, температура которой поддерживалась на уровне комнатной температуры, а вторая пластина охлаждалась при помощи жидкого азота до температуры -184 градуса Цельсия. Поток тепла от более горячей пластины к более холодной создавал силы, достаточные для поднятия частиц с небольшой массой.

"Большой температурный градиент приводит к возникновению сил, которые могут уравновесить силу гравитации, что приводит к появлению стабильной левитации" - рассказывает Фрэнки Фанг (Frankie Fung), ведущий исследователь, - "Мы экспериментальным путем сумели определить величину сил, создаваемых явлением термофореза, и выяснили, что это значение очень близко к значению, полученному при помощи теоретических расчетов. Это, в свою очередь, позволит определять нам возможность поднятия различных объектов при помощи технологии "тепловой" левитации".

Для работы системы "тепловой" левитации на полной мощности требуется пластины с точно выдержанными размерами, разнесенные на строго заданное расстояние. Так же важную роль играет значение теплового градиента и положение дополнительных элементов, позволяющих контролировать направление движения потока тепла и увлекаемого им воздуха. "Все это работает только в очень узком диапазоне давления, температурного градиента и геометрических размеров используемых пластин" - рассказывает Ченг Чин, - "Также на силы тепловой левитации влияет форма и материал частиц, поднимаемых таким способом".

Несмотря на перечисленные выше трудности, ученым удалось воссоздать условия микрогравитации и исследовать поведение в них различных частиц, химических веществ и микроскопических живых организмов. Это позволит ученым исследовать некоторые области без необходимости отправки объектов исследований в космос, кроме этого, новая технология позволит манипулировать объектами, которые очень чувствительны к загрязнению, не прикасаясь к их поверхности.

Следующим шагом, которые собираются сделать ученые, станет модернизация технологии "тепловой" левитации для того, чтобы при ее помощи можно было поднимать объекты, размером более 1 сантиметра. Кроме этого, ученые будут искать способы управления несколькими объектами, помещенными в одно "левитационное поле" для того, чтобы заставить эти объекты взаимодействовать друг с другом и с окружающей средой.




Ключевые слова:
Магнитная, Оптическая, Ультразвуковая, Тепловая, Левитация, Объект, Разница, Тепература

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Создано устройство акустической левитации, способное не только удерживать о ...
  • Pixie Dust - необычный дисплей, пикселями которого являются левитирующие в ...
  • Разработана технология акустической левитации, позволяющая поднимать и пере ...
  • Ученые Тель-Авивского университета проводят поразительную демонстрацию эффе ...
  • Используя явление магнитной левитации можно проверить качество воды и жидки ...




  • 13 марта 2017 00:15
    #1 Написал: Pulsar

    Публикаций: 0
    Комментариев: 249
    Да ёлки - палки, физика, 6 класс. Тёплый воздух всегда стремится вверх.
        
    16 марта 2017 16:33
    #2 Написал: enigman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 165
    Pulsar, так то да, но заставить объекты левитировать задача сама по себе сложная.
    Вон. термоядерную бомбу когда взорвали, а управляемых термоядерных реакторов, так чтобы получить энергетический профит до сих пор нет.

    P.S. в статье сказано "поток тепла" - вы уверенны что все дело именно в конвекции?
        
    19 марта 2017 18:28
    #3 Написал: promitej

    Публикаций: 0
    Комментариев: 16
    enigman, в ней самой, только термофорез не вид теплообмена, а сам эффект воздействия разности температур на движение частицы, или тела как в этом случае, за счет большего колебания частиц в более нагретой среде, относительно меньшего колебания в менее нагретой соответственно, в независимости конвекция это, или скажем, тепловое излучение. Наверное из-за того, что они используют более массивные предметы (чаще всего используют дым для наблюдения за эффектом термофореза)и стоит обратить на это внимание, но в остальном я соглашусь с Pulsar-ом, пока что этот эксперимент похож на обычный студенческий.


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.