童程童美少兒編程教育

                                                            少兒編程 > 文章資訊 > 3D打印 > 科學家借助3D打印制造出復雜的聲音全息圖

                                                            科學家借助3D打印制造出復雜的聲音全息圖

                                                            童程童美 2016-11-01

                                                            說到全息圖,很多人馬上就會想起《星球大戰4:新希望》中萊婭公主的全息影像,這只是全息技術在通信系統中的一種應用。而實際上,全息技術的應用要廣泛得多,有些甚至超越了使用光來創建全息圖的限制。

                                                            摘要

                                                            說到全息圖,很多人馬上就會想起《星球大戰4:新希望》中萊婭公主的全息影像,這只是全息技術在通信系統中的一種應用。而實際上,全息技術的應用要廣泛得多,有些甚至超越了使用光來創建全息圖的限制。比如來自德國馬克斯·普朗克研究所(Max Planck Institute)的科學家團隊正在開發一種方法來,該方法主要使用聲音、水和3D打印塊來創建全息圖。

                                                            科學家借助3D打印制造出復雜的聲音全息圖

                                                            這一創新的技術成果最近已經發表在了《Nature》雜志上。據悉,該技術使用的原理與傳統的光全息基本相同,只不過后者將一種特別得2D圖像暴露在激光之下創造出3D圖像,而前者用聲音代替了光。不過,盡管這項研究尚處于早期階段,其結果仍然令人驚訝。

                                                            科學家們將聲音與設計復雜的3D打印塊結合起來,創建出了聲音全息圖。據了解,這中間的關鍵在于科學家們專門設計的一種3D打印塑料塊,在這些塑料塊種嵌入了不同的結構和圖像,因此當把它們放到一組特殊的音頻揚聲器前面時,就能夠散射出具有特別結構的聲波,而這些聲波的結構會根據對應打印塊上的設計不同而有所變化。

                                                            科學家借助3D打印制造出復雜的聲音全息圖

                                                            當然,聲波是不可見的,因此為了顯示這種“聲波全息圖”,科學家們使用了水,以水波紋的形式讓聲波圖顯現出來。使用這種方法科學家們已經 成功地使水滴懸浮、讓小紙船在水面一個完美的圓圈種運動、甚至制造出鴿子形狀的水紋。

                                                            科學家借助3D打印制造出復雜的聲音全息圖

                                                            科學家借助3D打印制造出復雜的聲音全息圖

                                                            這并不是科學家首次將聲波擁有改變物體或者向對象施加壓力。我們已經知道的研究成果包括制造“聲波鑷子”以及“聲波牽引束”,這些都能夠在空氣或者液體當中移動或者操縱微小對象。但是這些技術往往需要使用復雜的轉換器等裝置,而這種聲音全息圖最令人矚目的是它們僅僅使用非常簡單和成本低廉的3D打印塊就實現了上訴效果,尤其是它們生成的3D聲場比以前的詳細100倍左右。

                                                            科學家借助3D打印制造出復雜的聲音全息圖

                                                            科學家借助3D打印制造出復雜的聲音全息圖

                                                            該研究的合著者、普朗克研究所的物理化學家Peer Fischer介紹說:“與使用一整套相當復雜繁瑣的轉換器不同的是,我們用的僅僅是成本僅有幾美元的3D打印塑料件。只用一種非常簡單的方法,我們可以創建出極其復雜的聲場,這種聲場使用其它方法很難實現?!?

                                                            聽起來似乎非常有趣,那么這種很漂亮的聲音全息圖到底有什么用處呢?據科學家們介紹,對于聲全息技術的研究能夠導致更為先進的超聲波療法的出現,屆時醫生就能夠利用專門設計的聲場,精確定位人體內的感染或不健康的組織,而不會影響健康的細胞。此外,該研究最終也可以幫助提高超聲成像的分辨率。

                                                            據悉,馬克斯·普朗克研究所的科學家們下一步的研究計劃是要讓這個3D聲場動起來。

                                                            科學家借助3D打印制造出復雜的聲音全息圖

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