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科学家借助3D打印制造出复杂的声音全息图

2016-9-23 16:55| 发布者: admin| 查看: 800| 评论: 0

摘要: 说到全息图,很多人马上就会想起《星球大战4:新希望》中莱娅公主的全息影像,这只是全息技术在通信系统中的一种应用。而实际上,全息技术的应用要广泛得多,有些甚至超越了使用光来创建全息图的限制。比如来自德国 ...

说到全息图,很多人马上就会想起《星球大战4:新希望》中莱娅公主的全息影像,这只是全息技术在通信系统中的一种应用。而实际上,全息技术的应用要广泛得多,有些甚至超越了使用光来创建全息图的限制。比如来自德国马克斯·普朗克研究所(Max Planck Institute)的科学家团队正在开发一种方法来,该方法主要使用声音、水和3D打印块来创建全息图。

这一创新的技术成果最近已经发表在了《Nature》杂志上。据悉,该技术使用的原理与传统的光全息基本相同,只不过后者将一种特别得2D图像暴露在激光之下创造出3D图像,而前者用声音代替了光。不过,尽管这项研究尚处于早期阶段,其结果仍然令人惊讶。

从下面的视频当中可以看到,科学家们将声音与设计复杂的3D打印块结合起来,创建出了声音全息图。据天工社了解,这中间的关键在于科学家们专门设计的一种3D打印塑料块,在这些塑料块种嵌入了不同的结构和图像,因此当把它们放到一组特殊的音频扬声器前面时,就能够散射出具有特别结构的声波,而这些声波的结构会根据对应打印块上的设计不同而有所变化。

当然,声波是不可见的,因此为了显示这种“声波全息图”,科学家们使用了水,以水波纹的形式让声波图显现出来。使用这种方法科学家们已经 成功地使水滴悬浮、让小纸船在水面一个完美的圆圈种运动、甚至制造出鸽子形状的水纹。


这并不是科学家首次将声波拥有改变物体或者向对象施加压力。我们已经知道的研究成果包括制造“声波镊子”以及“声波牵引束”,这些都能够在空气或者液体当中移动或者操纵微小对象。但是这些技术往往需要使用复杂的转换器等装置,而这种声音全息图最令人瞩目的是它们仅仅使用非常简单和成本低廉的3D打印块就实现了上诉效果,尤其是它们生成的3D声场比以前的详细100倍左右。

延伸阅读:《华裔科学家研发出神奇声波镊子可用于生物打印


该研究的合著者、普朗克研究所的物理化学家Peer Fischer介绍说:“与使用一整套相当复杂繁琐的转换器不同的是,我们用的仅仅是成本仅有几美元的3D打印塑料件。只用一种非常简单的方法,我们可以创建出极其复杂的声场,这种声场使用其它方法很难实现。”

听起来似乎非常有趣,那么这种很漂亮的声音全息图到底有什么用处呢?据科学家们介绍,对于声全息技术的研究能够导致更为先进的超声波疗法的出现,届时医生就能够利用专门设计的声场,精确定位人体内的感染或不健康的组织,而不会影响健康的细胞。此外,该研究最终也可以帮助提高超声成像的分辨率。

据悉,马克斯·普朗克研究所的科学家们下一步的研究计划是要让这个3D声场动起来。

(编译自3Ders.org

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