نوآوری محققان سوئیسی: ساخت پهپاد و قایق‌های مینیاتوری که با انرژی صوت حرکت می‌کنند

پژوهشگران دانشگاه پلی‌تکنیک فدرال لوزان (EPFL) سوئیس قایق و پهپادهای مینیاتوری ساختند که انرژی صوت را به نیروی پیشران تبدیل می‌کنند. این دستگاه‌ها به فرکانس‌های صوتی مشخصی واکنش نشان می‌دهند و بدون نیاز به موتور، چرخ‌دنده یا قطعات مغناطیسی حرکت می‌کنند.

فناوری محققان EPFL برپایه پدیده رزونانس آکوستیک کار می‌کند. هنگام ورود صوت با فرکانس مناسب به یک حفره توخالی، هوای درون آن به ارتعاش درمی‌آید و خروج هدایت‌شده این هوا از یک روزنه کوچک، جریان جتی ایجاد می‌کند که موجب حرکت بدنه می‌شود.

این سازوکار حرکتی شبیه به پدیده‌ای است که هنگام دمیدن بر دهانه یک بطری رخ می‌دهد. رزوناتورهای این دستگاه‌ها از موادی مانند پلاستیک‌های چاپ سه‌بعدی، پلیمرهای شبه‌لاستیکی و شیشه ساخته شده‌اند. نداشتن قطعات مکانیکی متحرک به محققان این امکان را داد تا پهپادها را بسیار کوچک بسازند.

ساخت قایق و پهپاد مینیاتوری

در فاز اول آزمایش‌ها، محققان تا سه رزوناتور را روی قایق‌های کوچک نصب کردند. هر حفره به یک فرکانس شنیداری خاص واکنش می‌داد و قایق را در جهتی مشخص به حرکت درمی‌آورد. با تغییر فرکانس پخش‌شده از بلندگو، هدایت قایق‌ها از میان موانع ممکن شد. این قایق‌ها برای مسیریابی خودکار نیز برنامه‌ریزی شدند.

محققان در ادامه با فناوری چاپ سه‌بعدی نانویی ریزپرنده‌هایی ساختند که در فرکانس‌های فراصوت کار می‌کنند و صدای آن‌ها برای انسان شنیدنی نیست. یکی از این طرح‌ها با وزن ۱۵۰ میکروگرم و داشتن سه حفره، نیروی پیشران رو به پایین ایجاد کرد و مانند موشک از سطح بلند شد.

طرح دیگر از سه پره حول یک محور مرکزی تشکیل شده بود که هر پره یک رزوناتور داشت. با اعمال فرکانس مناسب، این پره‌ها تا ۱۳ هزار دور در دقیقه چرخیدند و نیروی بالابری لازم برای شناور ماندن مشابه یک بالگرد کوچک را تأمین کردند.

با وجود این موفقیت‌ها، ابعاد این آزمایش‌ها درحال‌حاضر محدود است؛ ریزپرنده‌ها کمتر از ۵ میلی‌متر ارتفاع گرفتند و قایق‌ها نیز وزن بسیار کمی داشتند. بااین‌حال، آزمایش‌ها نشان داد که حفره‌های رزونانسی می‌توانند سیستم پیشران در ربات‌های کوچک باشند.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Science Advances منتشر شده است.