研究人员使用超声波免提移动物体

明尼苏达大学双城分校的研究人员发现了一种利用超声波移动物体的新方法。这项研究为制造业和机器人等行业使用非接触操作打开了大门，在这些行业中，设备不需要内置电源就可以移动。

虽然之前已经证明了光波和声波可以操纵物体，但物体的波长一直小于声光的波长，或者分别在毫米到纳米的量级上。明尼苏达大学的研究小组开发了一种利用超材料物理原理移动更大物体的方法。

超材料是一种人工设计的材料，可以与光和声音等波相互作用。通过在物体表面放置一种超材料图案，研究人员能够在不接触物体的情况下利用声音将其引导到某个方向。

“我们早就知道，波、光和声音可以操纵物体。这项研究的高级作者、明尼苏达大学机械工程系本杰明·梅休助理教授Ognjen Ilic说:“我们的研究与众不同的是，如果我们把它们的表面变成超材料表面或‘超表面’，我们就可以操纵和捕捉更大的物体。

“当我们把这些微小的图案放在物体表面时，我们基本上可以将声音反射到任何我们想要的方向。通过这样做，我们可以控制施加在物体上的声波力。”

使用这种技术，研究人员不仅可以向前移动物体，还可以将其拉向一个源，这与《星际迷航》等科幻小说中的牵引波束技术没有太大的不同。

他们的方法可能被证明对制造业或机器人等领域的移动物体很有用。

“非接触操作是光学和电磁学研究的热门领域，但这项研究提出了另一种非接触驱动方法，它提供了其他方法可能不具备的优势，”论文的第一作者、明尼苏达大学机械工程系的研究生马修·斯坦(Matthew Stein)说。“此外，除了这项研究所能实现的应用之外，扩展我们的物理知识是一件非常令人兴奋的事情。”

虽然这项研究更多的是对这个概念的演示，但研究人员的目标是在未来测试更高频率的波和不同的材料和物体大小。

Ilic说:“在许多科学和工程领域，尤其是机器人领域，都需要移动物体，将信号转换成某种可控的运动。”

“通常这是通过物理系绳或必须携带某种能源才能完成任务。我想我们在这里画出了一个新的方向并且展示了在没有身体接触的情况下，我们可以移动物体，而且这种运动可以通过简单地编程控制物体表面的东西。这为我们提供了一种新的非接触驱动机制。”