Пять применений ультразвука, которые изменят мир
Ультразвук способен на большее, чем просто на создание снимков нерожденных младенцев. С тех пор как в 1930-х годах он стал практически незаменимым медицинским инструментом, технология производства звуковых волн, которые люди не могут услышать, нашла применение практически во всех отраслях промышленности. Вибрации, которые она создает, могут убивать бактерий, плавить пластик и даже помогают коньяку взрослеть за считанные дни, а не годы.
Сегодня ультразвук находит свое применение в еще более широкой сфере, стимулируя изобретения, которые могут привести к мощным изменениям. Перед вами несколько таких:
По-настоящему неосязаемые телефоны
Мы стоим на пороге появления по-настоящему бесконтактной альтернативы сенсорным технологиям. Устройства вроде Microsoft Kinect могут обнаруживать, где вы находитесь, и использовать эту информацию в качестве инструкций. Но расположить ваши руки в нужном месте, чтобы дать правильные инструкции, все еще достаточно трудно, и эта управляемая жестами система пока не используется широко.
Одна компания использует ультразвук для эффективного создания невидимых кнопок в воздухе, которые можно почувствовать. Массив ультразвуковых передатчиков производит и формирует звуковые волны, создавая небольшие участки с тактильными ощущениями на коже в определенных местах. Поэтому вместо того, чтобы махать рукой и надеяться, что она находится в нужном месте, вы сразу же узнаете, когда активировали распознавание жеста.
Это может сделать повседневные устройства, такие как смартфоны, полностью водонепроницаемыми, бесконтактными и осведомленными об окружающей среде. Эта технология также может быть совмещена с системами виртуальной реальности, чтобы вы могли почувствовать свое искусственно созданное окружение, что привнесет новое измерение в видеоигры и развлечения.
Ходят слухи, что следующее поколение смартфонов будет использовать ультразвуковое распознавание отпечатков пальцев, поэтому вам даже не нужно прикасаться к телефону, чтобы разблокировать его. Эти телефоны могут даже включать ультразвук для беспроводной зарядки, когда энергия ультразвука будет преобразовываться в электрическую энергию в телефоне. Эта энергия будет проецироваться из передающего устройства, хранящегося, например, на стене вашего дома.
Акустические голограммы
Ультразвук давно используется для создания двухмерных изображений тела, которые могут изучать врачи. Но только недавно появилась разработка, которая может занять видное место в медицине в будущем, — ультразвуковая акустическая голограмма.
В этом методе ультразвук используется для перемещения микрочастиц в определенной среде для формирования желаемого изображения. Например, проецирование звуковых волн через специально сконструированную пластину с рисунком в воду, содержащую пластмассовые частицы, приводит их к определенному выравниванию. Ученые считают, что акустическая голограмма такого рода может быть полезна для улучшения медицинской визуализации и для разработки улучшенных способов ультразвукового лечения.
Очки для слепых
Еще одно возможное медицинское применение ультразвука может помочь слепым людям «видеть» так же, как летучие мыши видят при помощи эхолокации. Вместо того чтобы фиксировать отраженные световые волны, чтобы увидеть объекты, летучие мыши посылают ультразвуковые волны и используют отраженный звук для ориентации в пространстве. Это эхо дает информацию о размере и положении объекта.
Ученые из Калифорнии создали ультразвуковой шлем, который посылает похожие ультразвуковые волны. Затем он преобразует отраженные сигналы в слышимые звуки, которые человеческий мозг может научиться превращать в подробный мысленный снимок окружающей среды. Со временем эта технология может стать более практичной и компактной. Возможно, на ее основе даже сделают специальные очки.
Притягивающие лучи
Имея достаточную мощность, можно с помощью ультразвука заставить объекты левитировать при помощи одних только звуковых волн и перемещать их в разные стороны, подобно притягивающему лучу из области научной фантастики. Ученые из Бристольского университета показали, что контролируя и фокусируя звуковые волны от массива ультразвуковых источников, можно создать достаточно силы, чтобы поднять объект размером с бусину с земли.
Подъем более крупных объектов, таких как человек, потребует очень высоких уровней мощности, и до конца непонятно, какой вред акустические силы могут нанести человеку. Но у такой технологии есть потенциал преобразовать область медицины. Например, ее можно использовать для перемещения лекарств по телу в направлении целевых клеток.
Марсианские сканеры
Ультразвуковая технология уже давно рассматривается как исследовательский инструмент. При достаточно высокой мощности ультразвуковые колебания могут использовать для бурения достаточно плотного материала. Это использование предлагалось при поиске подземных нефтяных и газовых месторождений. Ультразвуковую эхолокацию также можно использовать в качестве датчика, который помогает воздушным беспилотным аппаратам избегать препятствия, чтобы их можно было отправлять в опасные и труднодоступные места.
Однако исследовательские применения не ограничиваются планетой Земля. Если люди когда-либо навестят Марс, нам понадобятся новые способы анализа марсианской среды. Из-за малой гравитации на Марсе обычные сверла не смогут работать с обычной силой, поэтому ученые рассматривают вариант использования ультразвуковых приборов для сбора образцов.