超声波的热声效应将在新的3D打印方法中得到应用

托国立西伯利亚物理技术学院的无线电物理学家研究在空气中加热的粒子悬浮条件下的复杂热声效应。在研究过程中,科学家们发现超声波可以冷却被红外辐射照射的粒子,从而防止它们熔化。发现的效果将允许在3D打印过程中控制粒子并创建更多不同的对象。它还可用于创建更紧凑且安静的远程冷却系统。 

“空气中超声波场捕获粒子过程中的热声效应研究”项目得到了俄罗斯科学基金会的资助。

员工对粒子、红外辐射和超声波场相互作用产生的复杂热声效应进行了全面研究。这些效应与热能与声能的转换有关,反之亦然,研究主要用于冷却和除热系统的开发。无线电物理学家研究声场中粒子的轨迹,确定它们的温度和密度、周围空气的温度以及窄带和宽带超声波影响下的对流。 

在工作过程中,科学家们发现了超声波场暴露于被红外辐射加热的粒子时的冷却效果。所揭示的热声效应可用于增材工业,以改进3D打印工艺。该研究的结果还可用于开发静音和紧凑的远程冷却系统,用于在运行期间过热的机构、设备和其他设备。

托国立西伯利亚物理技术学院电磁控制方法实验室负责人、项目主管德米特里·苏哈诺夫(Dmitry Sukhanov)解释说:“超声波场可以通过发射器的相控阵通过调整各种参数的值来控制,从时间到暴露给定区域的焦点. 

dsc_9317_Suhanov_D.jpg
托国立西伯利亚物理技术学院电磁控制方法实验室负责人、项目主管德米特里·苏哈诺夫(Dmitry Sukhanov)


例如,可以将传感器嵌入整个周边的球形阵列中,以从各个方向监测超声波场。您可以在任何地方创建一个冲击焦点,并用它绘制任何形状的3D对象。您可以调整暴露于超声波的时间并控制所形成的3D物体的温度场,以便在正确的位置“烘烤”它。因此,通过用超声波场照射特定区域,我们可以使3D打印过程具有选择性,因此更易于管理,基于我们模型的带有超声波光栅的冷却系统将安静且紧凑小巧,并且一个光栅可以同时定向冷却多个物体,甚至是在它们移动期间。 

项目团队包括托国立西伯利亚物理技术学院电磁控制方法实验室的员工:实验室负责人德米特里·苏哈诺夫(Dmitry Sukhanov)、研究员安吉拉·库佐沃娃(Anzhela Kuzovova)、初级研究员费多尔·叶梅利亚诺夫(Fedor Emelyanov); 托国立放射物理系助理谢尔盖·罗斯利亚科夫(Sergey Roslyakvo)。 

托木斯克国立大学西伯利亚物理技术学院自2017年开始从事放射物理学粒子超声悬浮研究。在俄罗斯科学基金会的资助下,他们开发了一种基于超声波控制微粒的3D打印方法。后来,基于这种方法,创建了远程超声波除尘的模型。