Levitație cu ultrasunete și aplicațiile sale industriale
Levitația ultrasonică? acustică este o opțiune dovedită industrial pentru rulmentul fără contact al materialelor sensibile ușoare, precum și pentru manipularea probei fără contact. Aflați mai multe despre levitația cu ultrasunete și aplicațiile sale în industrie și știință!
Aplicații ale levitației cu ultrasunete
Levitația acustică este o metodă dovedită științific și adoptată industrial pentru manipularea materialelor fără contact și poziționarea probelor. Levitația cu ultrasunete ca metodă de manipulare fără contact este utilizată pentru a manipula piesele de prelucrat sensibile la suprafață și fragile, de exemplu plachete, microcipuri sau plăci subțiri de sticlă, fără impact mecanic. Datorită manipulării fără contact a materialelor și probelor, levitația cu ultrasunete a fost implementată în aplicații industriale, științifice și analitice.
În industrie, levitația cu ultrasunete este utilizată ca metodă fiabilă pentru prelucrarea fără contact, fără containere, a microcipurilor și a altor obiecte mici, delicate, care sunt predispuse la deteriorare chiar și prin contact fizic ușor. Un alt domeniu de aplicare este manipularea materialelor de foarte mare puritate sau a reactanților chimici, care ar fi influențați de un recipient.
- obiecte sensibile la forțe fizice (de exemplu, microcipuri)
- materiale neconductoare
- materiale de înaltă puritate
- reactanți chimici
- probe biologice, analitice
- Proteine pentru cristalografie
Principiul de lucru al levitației cu ultrasunete
Levitația acustică descrie aplicarea undelor cu ultrasunete la un fluid, de obicei gaz (de exemplu, aer). Când unda cu ultrasunete călătorește prin gaz, unda sonoră contrabalansează forța gravitației – cu rezultatul că obiectele pot pluti nesprijinite în aer. Acest efect al unui obiect plutitor liber într-o undă sonoră necesită fenomenul unei unde staționare. O undă staționară se formează atunci când două valuri identice provenind din direcții opuse se suprapun una cu cealaltă. Prin urmare, într-o configurație de levitație acustică, un traductor ultrasonic este utilizat pentru a crea unde de presiune longitudinală, iar un reflector de pe cealaltă parte reflectă undele, astfel încât unda identică care vine din ambele părți să se poată suprapune și să formeze unde staționare.

Levitație acustică a unei mici sfere rigide la nodul de presiune al unei unde plane staționare stabilită între un traductor/levitator și un reflector.
(studiu și imagini: © Andrade et al. 2018)
Noduri și antinoduri: Valul de presiune longitudinală al ultrasunetelor intense permite deplasarea fără contact în aer. Astfel de unde cu ultrasunete în picioare au definit nodurile. Un nod este zona de presiune minimă, în timp ce un antinod este definit ca zona de presiune maximă. Nodurile unei unde staționare se află în centrul levitației acustice.
Levitatoarele cu ultrasunete funcționează prin poziționarea câmpului de undă în picioare peste o sondă cu ultrasunete (adică sonotrode) și utilizarea unui reflector.
Echipamente de levitație cu ultrasunete
Hielscher Ultrasonics este de lungă durată și bine experimentat în proiectarea, fabricarea și distribuția de înaltă calitate, echipamente cu ultrasunete de înaltă performanță. Pentru levitația acustică, Hielscher oferă două tipuri standard de levotetoare:
- UP100H – un levitator de 30kHz, 100 W
- UP400St – un levitator de 24kHz, 400W
- UIP500hdT – un levitator de 20kHz, 500W
Procesorul cu ultrasunete UP400St este un sistem compact, în cazul în care traductorul și generatorul sunt combinate într-o carcasă robustă. 500 wați levitator puternic UIP500hdT dispune de traductor separat și generator. Cu traductorul său de grad IP64, UIP500hdT este ideal pentru instalarea în medii solicitante.
Levitatoarele cu ultrasunete pot fi instalate ca o singură unitate sau în paralel și sunt capabile să funcționeze în linii de procesare de mare viteză, cu randament ridicat.
Pentru cerințe specifice, Hielscher Ultrasonics proiectează și produce levitatori personalizate și proprietare, de asemenea.
Contactează-ne!? Întreabă-ne!
Literatură? Referințe
- Andrade, M.A.B.; Pérez, N.; Adamowski, J.C. (2018): Review of Progress in Acoustic Levitation. Brazilian Journal of Physics 48, 2018. 190–213.
- Malte Junk, Jörn Hinrichs, Fritz Polt, Jonas Fechner, Werner Pauer (2020): Quantitative experimental determination of evaporation influencing factors in single droplet levitation. International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 149, 2020.
- Junk, Malte (2019): Tropfenverdunstung im akustischen Levitator. Dissertation Universität Hamburg. Fachbereich Chemie der Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften, Universität Hamburg 2019.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la Laborator spre dimensiunea industrială.