科学家研发可用3D打印机制作的声波牵引束装置

据国外媒体报道，单向声学牵引束是一种利用单向声波捕捉并牵引物体的装置。阿西尔·马佐博士（Dr Asier Marzo）在西班牙纳瓦拉公立大学攻读博士学位时，曾参与了该装置的研发。如今，作为布里斯托大学的一名助理研究员，马佐博士对该技术进行了调整，使得任何人都可以通过3D打印制造出这一装置，并在一段视频中给出了解释。

“它还能使苍蝇之类的小物体悬浮在空中。使用起来非常方便。”该研究团队带头人马佐博士指出。

该技术让人们看到了一线希望：将来我们也许能利用类似的技术，移动较大的物体。

该研究将被发表在本周的《应用物理通讯》期刊上。其中解释了声波束的制造过程。

虽然利用声波使物体悬浮、移动并不是什么新概念，但这项新科技的不同之处在于，它不仅仅能用声波推动物体，还能拉动物体，包括小珠子和昆虫等等。

马佐博士表示：“关键在于，它能把物体拉向声源方向。将物体推离声源是很容易实现的，但要把它们拉向声源就很困难了。当你移动牵引束时，物体也会随之移动，否则就会被牵引束困住、一动不动。它还能使苍蝇之类的小物体悬浮在空中。使用起来非常方便。我们会给出一套使用说明，介绍需要用到哪些部件，还会提供一段分步讲解视频。用到的元件都非常简单，在亚马逊上不到50英镑（约合420元人民币）就能买到。”

自制声波牵引束具有非常广泛的用途，甚至能用来研究低引力环境对生物的影响。

“近期有几篇论文提出了这样的问题：如果我们将胚胎悬浮在空中，它会如何生长？如果我们将细菌悬浮在空中，又会发生什么事情？”马佐博士指出，例如，研究人员发现，肠道沙门氏菌悬浮在空中时的毒性会增强三倍。有些微生物在微重力环境下会产生不同的反应。”

该装置采用了三种不同的设计，每种采用了不同的波长，能够用来牵引不同的物体。

不过，该装置依然很难牵引直径超过声波波长一半的物体。这就导致可以被牵引的物体直径仅有几毫米。

该装置的工作原理如下：牵引束在单个声源处产生声波。装置采用的超材料（metamaterial）中包含大量长度不同的管状结构。当声波通过这些管状结构之后，就构成了牵引束。

马佐博士指出：“我们此前曾研发过一种牵引束，但它结构复杂、成本高昂，因为它需要用到相位阵列，也就是一套复杂的电子元件系统。而在此次研究中，我们研发了一种简单的、静态的牵引束，只需用到一块静止的材料。”

研究人员需要解决的主要问题之一是，要让该装置不受低端3D打印机的限制。等这一问题解决之后，该研究团队将着手研发该牵引束的其余部分，并采用易于购买的、由开源电子设备供应商提供的元件。

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