“无形”声音可能成为未来智能机器“有形”力

编辑:站酷工作室 发布于2019-12-26 19:57
“无形”声音可能成为未来智能机器“有形”力量
2019-12-09 13:40:13 来源: 浙江在线 记者 林辰辰 通讯员 秦燕娟 王楠

VCG41140190136.jpg

图片来源:视觉中国

  浙江在线12月9日讯(浙江在线记者 林辰辰 通讯员 秦燕娟 王楠)在国际空间站的微重力环境下,宇航员科学家们可以像电影情节中那样轻易地翻筋斗、滑翔。“在微重力环境下,没有轻、重,固、液之分。液体不再使用器皿操纵,液体接触污染现象和原子输运实验干扰减少,为材料过冷结晶、内部物质输运等在极端条件下开展研究试验带来更多可能。”

  微重力环境为科学研究开辟了新的领域和途径,对于诸多前沿基础科学发展具有重大指导意义。由于太空实验机会十分难得,耗资巨大,因此如何有效在地面搭建微重力实验设施是非常有必要的。杭州电子庆元科技大学吴立群教授以及领衔的研究团队攻克了技术难题,把微重力环境搬到地面,并证明了金属内部封闭式微孔、微结构加工的可行性。

微信图片_20191206135956.png

  在地面上如何抵消重力?课题组利用看不见的“声音”搭建一套声学系统---超声驻波悬浮系统。为了便于大家理解,吴立群教授以目前已被大众所熟知的磁悬浮技术举例:“磁悬浮技术用电磁让列车‘漂浮’于轨道上,减少摩擦力达到加速目的。其实声学系统同样具有相似的原理,通过声波辐射力与重力相互抵消,进而实现悬浮。试验证明,超声驻波系统能悬浮固体、粉末、水滴、金属液滴等。另外,相比于激光内加工,超声微针可以解决非透明材料内部封闭式结构可控加工难题,具有独特的优势。”

  据了解,迄今为止,人类所采用的各种加工制造方法几乎都属于“外加工”制造范畴,即加工工具只与被加工材料的外表面或外表层相互作用,加工能量只能从材料表面传给被加工胚料,吴立群团队引入超声驻波悬浮系统对金属进行“内加工”,拓宽了传统加工不能直接加工材料内部结构的局限性,实现更高质量的内腔结构生成,辅助粉料以及液滴悬空输送,并使微液滴与微孔的产生可控。该项研究解决了“外加工”的瓶颈问题,并向未来智能迈出关键步伐,吴立群解释:“基于该系统,有利于形成高品质金属元胞,金属元胞极有可能成为未来智能机器的基础元件,这无疑将“无形”声音可变成未来智能机器“有形”力量。”

  吴立群教授坚信,超声内腔微结构加工制造一定是一个具有广阔发展的新兴产业,将推动浙江省轴承大省、汽配大省向智能制造、高端装备制造的转型。“声悬浮技术同样适用于生物组织,实现细胞悬浮操纵,给高端制药生物技术试验带来新的启发。”

  据悉,吴立群教授课题组已在该项研究领域取得了一系列创新性成果,课题组已获得授权国家发明专利12件,在国内外知名期刊发表论文13篇,在2010-2014年,项目获得国家自然科学基金委、浙江省自然科学基金委、浙江省庆元科技厅等约150万元的相关研究经费资助,预期研究成果和数量超额完成。