Учени насочват предмети с помощта на магнитна левитация

Изследователи от Харвардския университет са открили как да насочваме малки предмети във всяка посока с помощта на магнитна левитация.

Методите за манипулиране на малки обекти са от решаващо значение за производството на сложни структури, като например електронни компоненти в монтажни линии. Но съществуват и няколко метода за работа с крехки и произволно оформени предмети.

Изследователите успели да завъртят деликатни предмети с различни форми и размери, без да ги "докосват". Резултатите от експериментите им са публикувани в списание PNAS.

Водещият автор, д-р Ананд Бала Субраманиам, от Департамента по химия и химическа биология в Харвард, каза пред BBC News: "Магнитната левитация е била използвана преди при течности, за да се отделят материали според плътността им, но никога, за да се манипулират предмети."

Д-р Андрю Стийл, който не бе част от проучването, се специализирал в областта на магнетизма в Университета в Оксфорд по време докторантурата си. Той каза: "Класическият начин за магнитна левитация е чрез използването на магнити. Вземете два магнита или магнит и парче от свръхпроводник, които ще имат противоположни магнитни полета".

Силата на отблъскване повдига магнитния обект въпреки гравитацията. Методът, използван в новото изследване е малко по-различен.

"Това, което те правят, е да оставят висящ във въздуха немагнитен предмет, който е поставен в течност, която от своя страна е магнитна. Това е усъвършенствана форма на задържане на повърхността."

Устройството се състои от проводник, запълнен с парамагнитна течност, която се привлича от магнитното поле - с магнити в горната и долната част. Магнитите "издърпват" течността нагоре и надолу, създавайки гъсто вещество, което се издига и спуска: течността е по-сгъстена в горната и долната част, а по-малко в средата на проводника.

"Ако поставите предмет в този проводник, гравитацията го дърпа надолу, а способността за задържане над водата го избутва нагоре. Обектът намира място, където може да плава според плътността си в сравнение с тази на течността около него", обяснява д-р Андрю.

Ключов аспект е, че този метод не изисква предметът да бъде магнитен. „Можете да повдигнете почти всичко, стига да е по-леко от течността."

Устройството има потенциални приложения в автоматизираното производството на меки предмети, които се опитват да имитират биологичните системи.

Д-р Бала Субраманиам каза: "Ако това, с което хващате предмета е твърдо, а самият предмет е мек, рискувате да го деформирате или дори повредите. Наистина са нужни методи, които могат да манипулират и насочват предмети без пряк контакт и точно това прави магнитното левитиране."

Изследователите установили, че завъртане или добавяне на друг външен магнит към проводника кара предмета да се върти в различни посоки. "Опитахме се с два различни метода, за да покажем, че магнитното левитиране е много подходящо за насочване на предмети.”

В момента, екипът на д-р Бала Субраманиам прави експерименти с желеподобни материали, силиконови хващачи, които обикновено се използват при монтирането на роботи, и газови мехурчета с различни форми и размери.

"Следващата стъпка, която трябва да предприемем е да поставим повече от един предмет в проводника и да се опитаме да ги съберем в течността. За това се нуждаем от по-сложна конфигурация от магнити и контролни алгоритми, за да се вкара предмет, да бъде насочен, а след това да се използва и друг предмет като и той да бъде насочен и да се прикрепи към първия.

"Резултатите са отправна точка. Ще се изисква малко повече работа, за да бъдат приложени на практика."

Д-р Бала Субраманиам ще се присъедини тази есен към школата по инженерство в Университета в Калифорния – Мърсед.