Antes restrita a ambientes de vácuo, a levitação acústica agora permite posicionar objetos em ambientes reais.
[Imagem: Ryuji Hirayama et al. - 10.1126/sciadv.abn7614]
A tecnologia da levitação acústica e das pinças sônicas vem-se desenvolvendo rapidamente, com importantes contribuições de pesquisadores brasileiros, os primeiros a conseguir levitar objetos grandes.
A levitação acústica, ou levitação sônica, consiste em usar a força de ondas de ultrassom de alta intensidade, que têm uma frequência mais alta do que os humanos conseguem ouvir, para manter e mover objetos no ar. Essa técnica também permite a criação de imagens 3D interativas no ar, como hologramas 3D, que você pode ver, sentir e ouvir, e mesmo fazer reações químicas sem contato.
O avanço mais recente nesta área está vindo agora pelas mãos de Ryuji Hirayama e seus colegas da Universidade College de Londres.
Hirayama conseguiu pela primeira vez fazer a levitação funcionar fora de um ambiente controlado e livre - até agora, qualquer objeto presente no ambiente interferia com as ondas sonoras e fazia o objeto levitado cair.
"Nós demonstramos como podemos flutuar objetos e até mesmo criar conteúdo digital, como hologramas, em ambientes do mundo real, levando em conta objetos próximos em tempo real. Isto abre possibilidades para experiências de realidade virtual totalmente imersivas e hologramas interativos," disse o pesquisador.
A inovação está no mapeamento em tempo real do campo sônico que manipula as partículas.
Impressão 3D multimateriais e sem contato
A equipe fez demonstrações com diversos objetos, além das tradicionais esferas de poliestireno, incluindo água e tecido.
A técnica insere duas novas etapas na levitação tradicional. Em primeiro lugar, o caminho das ondas sonoras é calculado em tempo real, conforme elas são emitidas pelos alto-falantes nas diferentes intensidades necessárias e ricocheteiam nos objetos no ambiente.
A segunda etapa consiste em uma técnica para ligar e desligar os alto-falantes rapidamente, de modo que, assim que a onda sonora ricocheteia no ambiente e se espalha, o perfil de sustentação possa ser ajustado para manter o objeto no ar.
A equipe acredita que sua técnica possa ser usada pode otimizar o modo como produtos são fabricados por manufatura aditiva, por meio de impressoras 3D multimateriais. As impressoras atuais usam um dispensador para liberar cada material no objeto, o que é particularmente importante para evitar a contaminação cruzada de materiais quando produtos químicos ou materiais biológicos são usados.
A levitação acústica permitiria que vários materiais fossem usados sem contaminação cruzada ou movimentação do dispensador dentro do espaço de fabricação, essencialmente uma fabricação sem contato. Essa técnica, quando desenvolvida, tem potencial para tornar a construção do objeto mais flexível, uma vez que o material pode ser adicionado de qualquer direção, superando a fabricação camada por camada e permitindo a produção de objetos multimateriais mais sofisticados.