Исследователи из Йокогамского национального университета создали новую технологию, позволяющую достичь сверхбыстрой левитации объектов без трения. Это открытие может совершить прорыв в транспортировке миниатюрных устройств, включая механические, электронные, химические и биомедицинские компоненты.
Трение является одной из основных проблем в транспортных системах, таких как конвейерные ленты. Разработанный японскими учеными метод левитации полностью устраняет это ограничение, значительно повышая скорость и точность перемещения небольших объектов. Кроме того, устройство не требует подключения к внешним источникам, что позволяет двигать предметы во всех направлениях с высокой маневренностью.
В ходе экспериментов исследователи подтвердили, что устройство полностью устраняет трение, соответствуя теоретическим принципам его работы. В тестах без подачи энергии объект на наклонной поверхности в 10° скользил вниз под действием силы тяжести. Однако при активации устройства тот же объект разгонялся до скорости три метра в секунду, демонстрируя эффективность технологии.
Дополнительные испытания с нагрузкой показали, что устройство способно стабильно удерживать объекты в состоянии левитации, если их общий вес не превышает 150 граммов. При этом максимальная полезная нагрузка составила около 43 граммов – при большем весе система перегружалась и теряла способность к левитации.
В отличие от магнитных или пневматических систем левитации, требующих громоздкого внешнего оборудования, японские ученые использовали акустическую левитацию – подъем объектов с помощью звуковых волн. Это позволило сохранить компактность устройства, что особенно важно для миниатюрных применений. Основная проблема акустических систем – мешающие позиционированию кабели – была решена за счет беспроводной схемы управления.
«Акустическая левитация устраняет трение о поверхность, но традиционные системы зависят от кабелей, которые мешают точному позиционированию. Мы решили эту проблему, разработав беспроводное левитационное устройство, обеспечивающее стабильную высоту подъема и высокоскоростную транспортировку в любом направлении«, – пояснил соавтор исследования Оми Фучиваки, доцент Йокогамского национального университета.
Еще одной ключевой особенностью устройства стал пьезоэлектрический актуатор, преобразующий электрическую энергию в механическую. Он создает тонкую «пленку» жидкости между двумя поверхностями, что позволяет добиться беспроводного движения без трения.
В дальнейшем исследователи планируют усовершенствовать устройство, чтобы сделать его пригодным для повседневного использования. Основные задачи – повышение устойчивости к нагрузкам и улучшение работы на неровных поверхностях. После этого ученые намерены создать робота для бесконтактной доставки, оснащенного несколькими левитационными модулями и системой движения.
По мнению разработчиков, эта технология может быть особенно полезна для транспортировки хрупких объектов, таких как биомедицинские клетки или микроскопические компоненты.
