Розроблено метод “теплової” левітації, здатний піднімати будь-які об’єкти

Магнітна левітація вже використовується в залізничному транспорті, наприклад, оптична – більше в наукових цілях, а акустична – в виробництві лікарських препаратів і наукових дослідженнях. Однак, всі перераховані вище методи працюють лише по відношенню до об’єктів з певними властивостями, а дослідники з університету Чикаго розробили новий метод “теплової” левітації, який працює за рахунок штучно створюваної різниці температур і може діяти на будь-які об’єкти, незалежно від їх природи і властивостей.

“Магнітна левітація працює тільки з магнітними матеріалами, оптична – з об’єктами, що реагують на поляризоване світло. Знайдений нами метод є першим у своєму роді, який не залежить ні від матеріалу, ні від форми та інших властивостей об’єкта” – розповідає Ченг Чин (Cheng Chin ), один з дослідників.

Вчені використовували кульки з кераміки, скла, пластмаси, частинки льоду, насіння та інші невеликі предмети для демонстрації працездатності методу “теплової” левітації. Всі ці предмети вдавалося утримувати в просторі протягом години-двох часу, при цьому вони не скоювали бічних коливальних рухів.

Основою нового методу левітації є процес під назвою термофорез (thermophoresis), в результаті якого між двома джерелами тепла з різною температурою виникають досить відчутні сили. В даному випадку в якості одного джерела тепла виступала мідна пластина, температура якої підтримувалася на рівні кімнатної температури, а друга пластина охолоджувалася за допомогою рідкого азоту до температури -184 градуси Цельсія. Потік тепла про більш гарячої пластини до більш холодної створював сили, достатні для підняття частинок з невеликою масою.

“Великий температурний градієнт призводить до виникнення сил, які можуть урівноважити силу гравітації, що призводить до появи стабільної левітації” – розповідає Френкі Фанг (Frankie Fung), провідний дослідник, – “Ми експериментальним шляхом зуміли визначити величину сил, що створюються явищем термофорез, і з’ясували , що це значення дуже близько до значення, отриманого за допомогою теоретичних розрахунків. це, в свою чергу, дозволить визначати нам можливість підняття різних об’єктів за допомогою технології “теплової” левітації “.

Для роботи системи “теплової” левітації на повній потужності потрібно пластини з точно витриманими розмірами, рознесені на строго задану відстань. Так само важливу роль відіграє значення теплового градієнта і положення додаткових елементів, що дозволяють контролювати напрям руху потоку тепла і увлекаемого їм повітря. “Все це працює тільки в дуже вузькому діапазоні тиску, температурного градієнта і геометричних розмірів використовуваних пластин” – розповідає Ченг Чин, – “Також на сили теплової левітації впливає форма і матеріал частинок, що піднімаються таким способом”.

Незважаючи на перераховані вище труднощі, вченим вдалося відтворити умови мікрогравітації і вивчати поведінку в них різних частинок, хімічних речовин і мікроскопічних живих організмів. Це дозволить вченим досліджувати деякі області без необхідності відправки об’єктів досліджень в космос, крім цього, нова технологія дозволить маніпулювати об’єктами, які дуже чутливі до забруднення, не торкаючись до їх поверхні.

Наступним кроком, які збираються зробити вчені, стане модернізація технології “теплової” левітації для того, щоб з її допомогою можна було піднімати об’єкти, розміром більше 1 сантиметра. Крім цього, вчені будуть шукати способи управління декількома об’єктами, поміщеними в одне “левітаційного поле” для того, щоб змусити ці об’єкти взаємодіяти один з одним і з навколишнім середовищем.