Ultraschall-Zauberstab. Kostenlose Neuigkeiten aus der technischen Bibliothek

Kostenlose technische Bibliothek

NACHRICHTEN AUS WISSENSCHAFT UND TECHNOLOGIE, NEUHEITEN IN DER ELEKTRONIK
Kostenlose technische Bibliothek / Newsfeed

Ultraschall-Zauberstab

12.01.2015

"Wingardium Leviosa" - ein solcher Zauber wurde von Charakteren aus der Märchenserie über Harry Potter verwendet, um Objekte mit einer Welle eines Zauberstabs durch die Luft fliegen zu lassen. Aber während Autoren und Regisseure sich neue fantastische Geschichten einfallen lassen, erweckt die Wissenschaft Schritt für Schritt Dinge zum Leben, die vorher unmöglich schienen. Diesmal ging es darum, Objekte durch die Luft zu bewegen, oder Levitation. Als Levitation kann man einen solchen physikalischen Effekt bezeichnen, bei dem ein Objekt ohne sichtbaren Halt in der Luft ist oder sich bewegt. Wenn beispielsweise ein gewöhnlicher Magnet über einem supraleitenden Material platziert wird, das zuvor auf eine niedrige Temperatur abgekühlt wurde, geschieht ein „Wunder“ – der Magnet schwebt frei in der Luft in geringer Höhe. Dies liegt an dem besonderen Verhalten des Magnetfeldes in Supraleitern.

Ein solches Phänomen ist zwar sehr merkwürdig, aber für die praktische Anwendung von geringem Nutzen: Die Notwendigkeit, Magnete über einen Supraleiter zu bewegen, der auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff abgekühlt ist, wird nicht für jeden eintreten. Ganz anders sieht es aus, wenn ein Verfahren erfunden wird, um beliebige Gegenstände berührungslos zu bewegen, unabhängig von ihrer Beschaffenheit. Eine solche Erfindung wird in den Bereichen, in denen die extreme Reinheit von Materialien wichtig ist, stark nachgefragt werden. Zum Beispiel in der Pharmazie oder Mikroelektronik: Dort kann jeder zusätzliche Kontakt mit dem Material unerwünschte Verunreinigungen hineinbringen. Physiker der Universität Sao Paulo in Brasilien haben einen Weg vorgeschlagen, um kleine Objekte nicht nur in der Luft schweben zu lassen, sondern sie auch in die richtige Richtung zu bewegen.

Um die Schwerkraft zu überwinden, nutzten die Forscher den Druck von Schallwellen. Sie können die Kraft des Klangs spüren, wenn Sie vor einem leistungsstarken Lautsprecher stehen, der mit voller Lautstärke arbeitet. Schall ist eine Schwingung, die in jedem Medium auftritt. Das können Luft, Wasser oder feste Stoffe sein. Im Weltraum gibt es keine Schallwellen, weil es kein Medium gibt, in dem sie sich ausbreiten können: Vakuum ist eine stille Leere. Physikalisch gesehen ist die Schallübertragung in der Luft die Bewegung von Hoch- und Tiefdruckgebieten. Druckschwankungen erzeugen eine Kraft, die auf mechanische Gegenstände wirken kann. So ist unser Ohr angeordnet, wo die Geräusche der Welt um uns herum durch Schwingungen des Trommelfells an das Gehirn weitergeleitet werden.

Jetzt müssen wir uns an ein weiteres Merkmal von Schwingungen erinnern - die Existenz stehender Wellen. Das einfachste Beispiel: Wenn Sie ein Ende eines langen Seils fixieren und das andere mit konstanter Frequenz auf und ab bewegen, bleiben einige Punkte des Seils bewegungslos. Die Bildung einer solchen stehenden Welle entsteht durch die Überlagerung zweier Wellen - der ursprünglichen, die durch die Bewegung des freien Seilendes entsteht, und der reflektierten Welle. Die Effekte, die entstehen, wenn sich Schallwellen überlagern, bildeten die Grundlage für das entwickelte Verfahren der Ultraschall-Levitation. Der Sender sendet Ultraschallwellen aus, die von einer entfernt liegenden Oberfläche reflektiert werden. Die abgestrahlten und reflektierten Wellen addieren sich und bilden so etwas wie einen Korridor, in dem sich Hoch- und Tiefdruckgebiete abwechseln. Fällt ein Objekt in den Bereich einer stehenden Ultraschallwelle, reicht die Energie der Wellen aus, um die Schwerkraft zu kompensieren, und wir beobachten den Effekt der Levitation.

Obwohl sich die Methode der Ultraschall-Levitation vor einigen Jahren zu entwickeln begann, war es nicht einfach, einen stabilen Halt von Objekten in der Luft zu erreichen. Lange Zeit war es nicht möglich, eine stabil stehende Ultraschallwelle mit ausreichender Leistung zu erzeugen: Eine leichte Bewegung des Senders oder Reflektors – und der Effekt verschwand. Um dieses Problem zu lösen, nutzten Marco Andrade und seine Kollegen das Prinzip der Stehwellenbildung auf Basis von Mehrfachreflexionen. Sie stellten einen speziellen konkaven Ultraschallreflektor her, mit dem sie es schafften, kleine Plastikkugeln zum Schweben zu bringen, ohne das System fein abzustimmen. Auch wenn Sie den Wellenreflektor in der Hand halten, verschwindet der Schwebeeffekt nicht – bis vor kurzem schien er unmöglich. Diese Technologie hat viel mehr Chancen für eine echte Anwendung.

<< Zurück: Plextor M7e-SSD 13.01.2015

>> Weiter: Samsung Galaxy A7-Smartphone 12.01.2015

Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

Die Quantenmechanik überrascht uns immer wieder mit ihren mysteriösen Phänomenen und unerwarteten Entdeckungen. Kürzlich stellten Bartosz Regula vom RIKEN Center for Quantum Computing und Ludovico Lamy von der Universität Amsterdam eine neue Entdeckung vor, die sich mit der Quantenverschränkung und ihrem Zusammenhang mit der Entropie befasst. Quantenverschränkung spielt eine wichtige Rolle in der modernen Quanteninformationswissenschaft und -technologie. Aufgrund der Komplexität seiner Struktur ist es jedoch schwierig, es zu verstehen und zu verwalten. Die Entdeckung von Regulus und Lamy zeigt, dass die Quantenverschränkung einer Entropieregel folgt, die der für klassische Systeme ähnelt. Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven im Bereich der Quanteninformationswissenschaft und -technologie und vertieft unser Verständnis der Quantenverschränkung und ihrer Verbindung zur Thermodynamik. Die Ergebnisse der Studie weisen auf die Möglichkeit der Reversibilität von Verschränkungstransformationen hin, was ihre Verwendung in verschiedenen Quantentechnologien erheblich vereinfachen könnte. Eine neue Regel öffnen ... >>

Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Reibschweißen von Holz 12.02.2006

Wir sind es gewohnt, Metalle und thermoplastische Polymere zu schweißen, also Materialien, die schmelzen und wieder erstarren können. Aber in einem der Labors des französischen Instituts für agronomische Forschung entdeckten sie zufällig, dass Holz durch Reibung geschweißt werden kann.

Herkömmliche flüssige Holzklebstoffe brauchen lange zum Trocknen. Im Labor wurden Versuche zum Verbinden von Holzteilen mit Schmelzkleber durchgeführt, der nach dem Erhitzen fast sofort aushärtet. Klebepulver wurde zwischen die Teile gegeben und eines der Teile wurde gedreht; die durch Reibung erzeugte Hitze schmolz den Klebstoff. Einmal vergaß die Laborantin, das Pulver einzufüllen, aber die Teile klebten trotzdem zusammen.

Es stellt sich heraus, dass einige Polymere, aus denen Holz besteht - Lignin und Hemizellulose - bei einer Temperatur von 180 Grad Celsius schmelzen und ihre Fasern miteinander verschmelzen. Das Abbinden geht schnell, das Verfahren ist absolut umweltverträglich, kostengünstig, geeignet zum Verbinden von Nadel- und Laubhölzern.

An diesem Leim interessierten sich vor allem Hersteller von Möbeln und anderen Schreinerprodukten für geschlossene Räume.

Reibschweißen ist nicht geeignet für Produkte, die in feuchter Atmosphäre arbeiten müssen.

Voll sehen Archiv für Wissenschafts- und Technologienachrichten, neue Elektronik

Alle Sprachen dieser Seite

Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen