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Pesquisadores da Universidade de Minnesota Twin Cities descobriram um novo método para mover objetos usando ondas de ultrassom. A pesquisa abre as portas para o uso de manipulação sem contato em setores como manufatura e robótica, onde os dispositivos não precisam de uma fonte de energia embutida para se mover.
O estudo é publicado em Natureza Comunicaçõesuma revista científica de acesso aberto, revisada por pares.
Embora tenha sido demonstrado antes que as ondas de luz e som podem manipular objetos, os objetos sempre foram menores que o comprimento de onda do som ou da luz, ou da ordem de milímetros a nanômetros, respectivamente. A equipe da Universidade de Minnesota desenvolveu um método que pode mover objetos maiores usando os princípios da física de metamateriais.
Metamateriais são materiais que são artificialmente projetados para interagir com ondas, como luz e som. Ao colocar um padrão de metamaterial na superfície de um objeto, os pesquisadores conseguiram usar o som para orientá-lo em uma determinada direção sem tocá-lo fisicamente.
“Sabemos há algum tempo que as ondas, a luz e o som podem manipular objetos. O que diferencia nossa pesquisa é que podemos manipular e prender objetos muito maiores se transformarmos sua superfície em uma superfície metamaterial, ou uma ‘metasuperfície’”, disse Ognjen Ilic, autor sênior do estudo e professor assistente Benjamin Mayhugh no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Minnesota. “Quando colocamos esses padrões minúsculos na superfície dos objetos, podemos basicamente refletir o som em qualquer direção que quisermos. E, ao fazer isso, podemos controlar a força acústica exercida sobre um objeto.”
Usando essa técnica, os pesquisadores podem não apenas mover um objeto para frente, mas também puxá-lo em direção a uma fonte – não muito diferente da tecnologia do raio trator em histórias de ficção científica como Jornada nas Estrelas.
Seu método pode ser útil para mover objetos em áreas como manufatura ou robótica.
“A manipulação sem contato é uma área quente de pesquisa em óptica e eletromagnetismo, mas esta pesquisa propõe outro método para atuação sem contato que oferece vantagens que outros métodos podem não ter”, disse Matthew Stein, primeiro autor do artigo e aluno de pós-graduação da Universidade. do Departamento de Engenharia Mecânica de Minnesota. “Além disso, fora das aplicações que esta pesquisa permite, expandir nosso conhecimento da física é apenas uma coisa muito emocionante de se fazer em geral!”
Embora este estudo seja mais uma demonstração do conceito, os pesquisadores pretendem testar frequências mais altas de ondas e diferentes materiais e tamanhos de objetos no futuro.
“Em muitos campos da ciência e da engenharia, especialmente na robótica, existe a necessidade de mover coisas, de transferir um sinal para algum tipo de movimento controlado”, disse Ilic. “Muitas vezes isso é feito por meio de amarras físicas ou tendo que carregar alguma fonte de energia para poder realizar uma tarefa. Acho que estamos traçando uma nova direção aqui e mostrando que sem contato físico podemos mover objetos, e esse movimento pode ser controlado simplesmente programando o que está na superfície desse objeto. Isso nos dá um novo mecanismo para acionar coisas sem contato.”
Esta pesquisa foi apoiada pelo Instituto de Robótica de Minnesota e pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea.
Além de Ilic e Stein, a equipe de pesquisa incluiu Sam Keller, aluno de graduação do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Minnesota, e Yujie Luo, aluno de pós-graduação.
Vídeo: https://youtu.be/61y6CBfyoqI
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Minnesota. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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