Танцующие капли

Ученые давно применяют технологию левитации капель воды при помощи акустических ультразвуковых колебаний. Ранее мы уже рассказывали о работе учёных Лаборатории термодинамики Швейцарского федерального Технологического института (Цюрих) и лаборатории Аргонна Министерства энергетики Соединенных Штатов Америки, которые смогли заставить капли жидкости перемещаться и парить в воздушном пространстве при помощи ультразвуковых волн. В этой статье речь будет идти о группе ученых из Университета Клемсона в Южной Каролине, которой руководит профессор Weiyu Ran. Исследователям удалось заставить капли воды при помощи ультразвука не только передвигаться и парить в пространстве, но и менять собственную форму, совершая при этом определенный "танец", запечатленный высокоскоростной видеокамерой.

В экспериментах над "танцующими" каплями у ученых было всего два параметра ультразвуковых колебаний - их частота и амплитуда. Внизу публикации находится видеоролик, показывающий, что увеличение амплитуды колебаний привело к изменению формы капли (она из круглой становилась плоской). При увеличении амплитуды уменьшалась толщина водяного диска. Когда ученые подстраивали частоту до вхождения в резонанс с собственной частотой капли генератором, округлый диск капли жидкости мог обретать выступы, количество которых равнялось номеру гармоники резонансной частоты.

Данные необычные превращения капель выглядят достаточно интересно. Но существует ли практическое применение у таких "чудес"? Естественно. Группа Рэна проводила эксперименты с жидкостью не ради утехи - проверялась работоспособность установки, предназначенной для удаления летающих частиц разнообразных веществ из воздуха. Подобные технологии распространены на металлургических предприятиях и шахтах для удаления из воздуха пыли. Однако, типичные методы получения капель не обладают нужным эффектом при удалении пылевых частиц (их размеры равны микрометру и меньше), оказывающих деструктивное воздействие на легкие, а также дыхательные пути человека.

К сожалению, опытный образец ультразвукового устройства очень мал для непосредственного применения на практике. "При помощи инновационных технологий стало доступным создание ультразвуковых распылителей воды увеличенной производительности и больших размеров. Но для их работы необходимо количество энергии, которое будет необоснованно большим" - говорит John Saylor, член группы ученых. "Наша установка - только доказательство работоспособности идеи, а для ее применения на практике нужно еще совершить немалый объём работы".