Ученые Сибирского физико-технического института Томского государственного университета (ТГУ) изучают сложные термоакустические эффекты в условиях левитации нагреваемых в воздухе частиц. Исследователи выяснили, что ультразвук охлаждает облучаемые инфракрасным излучением частицы. Обнаруженный эффект позволит управлять частицами в процессе акустической 3D-печати, а также может найти применение в системах дистанционного охлаждения.
Сотрудники Сибирского физико-технического института проводят исследование сложных термоакустических эффектов, возникающих при взаимодействии частиц, инфракрасного излучения и ультразвуковых полей, сообщает пресс-служба вуза. Эти эффекты связаны с преобразованием тепловой энергии в акустическую и наоборот. Исследование направлено в первую очередь на разработку систем охлаждения и отвода тепла. Радиофизики изучают траектории движения частиц в акустическом поле, определяют их температуру и плотность, температуру окружающего воздуха и конвекционных потоков в условиях воздействия как узкополосных, так и широкополосных ультразвуковых волн.
Ученые обнаружили охлаждающий эффект ультразвукового поля при его воздействии на нагретые инфракрасным излучением частицы. Выявленный термоакустический эффект можно применять в аддитивной промышленности для совершенствования процессов 3D-печати. Результаты исследования также можно использовать в разработке бесшумных и компактных систем дистанционного охлаждения различных механизмов и оборудования.
Ультразвуковым полем можно управлять через фазированные решетки излучателей, регулируя значения разных параметров — от времени до фокуса воздействия на заданные участки.
«Например, на сферическую решетку можно встроить сенсоры по всему периметру, чтобы контролировать ультразвуковое поле со всех сторон. Точку фокусировки воздействия можно создать где угодно и прорисовать ею 3D-объект любой формы. Можно регулировать время воздействия ультразвука и управлять полем температур формируемого 3D-объекта, чтобы «запекать» его в нужных местах. Так, с помощью облучения ультразвуковым полем конкретных областей мы можем сделать процесс трехмерной печати избирательным, а значит более управляемым. Система охлаждения с ультразвуковыми решетками на основе нашей модели будет бесшумной и компактной, а одна решетка может направленно охлаждать сразу несколько объектов, в том числе во время их движения», — пояснил заведующий лабораторией электромагнитных методов контроля Дмитрий Суханов.
Изучением ультразвуковой левитации частиц радиофизики СФТИ Томского государственного университета занимаются с 2017 года. В 2019 году вуз сообщил о работах по созданию технологии акустической 3D-печати. Проект «Исследование термоакустических эффектов при захвате частиц ультразвуковым полем в воздухе» поддержан грантом Российского научного фонда.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.
