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3D打印声全息图系统问世

发布时间:2019-06-25 18:23:16

导语  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

  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。

  

  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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