Японские учёные создали беспроводное устройство для сверхбыстрой левитации без трения

Команда исследователей из Йокогамского национального университета представила инновационную технологию, которая позволяет объектам левитировать с высокой скоростью, полностью исключая трение. Это достижение открывает новые горизонты для транспортировки миниатюрных устройств и компонентов в самых разных областях — от микроэлектроники и механики до химии и биомедицины.

Решение проблемы трения

Трение — это ключевое ограничение для многих транспортных систем, например, конвейерных лент. Японские учёные смогли полностью преодолеть эту проблему. Их метод не только устраняет трение, но и значительно увеличивает скорость и точность перемещения небольших предметов. Важным преимуществом является автономность устройства: оно не требует подключения к внешним источникам питания и позволяет двигать объекты во всех направлениях с высокой степенью маневренности.

Экспериментальное подтверждение

В ходе серии экспериментов исследователи подтвердили, что их устройство работает в полном соответствии с теоретическими расчётами и действительно устраняет трение. В тестах объект, помещённый на наклонную поверхность под углом 10°, под действием силы тяжести просто соскальзывал вниз. Однако при активации левитационного устройства тот же самый объект разгонялся до впечатляющей скорости — три метра в секунду, что наглядно продемонстрировало эффективность технологии.

Дополнительные испытания с нагрузкой показали, что система способна стабильно удерживать объекты в состоянии левитации, если их общий вес не превышает 150 граммов. При этом максимальная полезная нагрузка, при которой сохранялась возможность перемещения, составила около 43 граммов. Превышение этого веса приводило к перегрузке системы и потере способности к левитации.

Обратите внимание: Все больше украинцев обучаются в польских университетах. После окончания школы они хотели бы уехать дальше на Запад.

Акустическая левитация и беспроводное управление

В отличие от громоздких магнитных или пневматических систем, требующих сложного внешнего оборудования, японские учёные сделали ставку на акустическую левитацию. Этот метод подразумевает подъём и удержание объектов с помощью мощных звуковых волн. Такой подход позволил сохранить компактность устройства, что критически важно для работы с миниатюрными компонентами. Главной проблемой традиционных акустических систем — кабелей, которые мешали точному позиционированию, — удалось избежать благодаря внедрению беспроводной схемы управления.

«Акустическая левитация действительно устраняет трение о поверхность, однако классические системы зависят от кабелей, ограничивающих точное позиционирование. Мы нашли решение, разработав беспроводное левитационное устройство, которое обеспечивает стабильную высоту подъёма и позволяет осуществлять высокоскоростную транспортировку в любом направлении», — пояснил суть инновации соавтор исследования Оми Фучиваки, доцент Йокогамского национального университета.

Сердце устройства: пьезоэлектрический актуатор

Ещё одной ключевой инновацией стал пьезоэлектрический актуатор — элемент, преобразующий электрическую энергию в механическую. Именно он создаёт тончайшую «жидкую плёнку» между двумя поверхностями, что и делает возможным беспроводное движение без какого-либо трения.

Планы на будущее и применение

В ближайших планах исследователей — усовершенствование устройства для его повседневного практического использования. Основные задачи — повышение устойчивости к нагрузкам и обеспечение стабильной работы на неровных поверхностях. Следующим шагом станет создание специализированного робота для бесконтактной доставки, который будет оснащён несколькими левитационными модулями и продвинутой системой навигации.

Разработчики уверены, что их технология найдёт особое применение в областях, где требуется бережная транспортировка хрупких объектов. Это может быть работа с биомедицинскими клетками, микроскопическими электронными компонентами или деликатными химическими образцами, для которых любой физический контакт нежелателен.

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Исследователи из Йокогамского национального университета создали новую технологию, позволяющую достичь сверхбыстрой левитации объектов без трения.