AHRIMAN.FR

SCIENCE - NEO-EVHEMERISME - DONJONSDRAGONS

La lévitation acoustique

Ecris par :
Mis en ligne le :
Lu :
1139 fois
Twitter Facebook Google Plus Linkedin email

La lévitation acoustique (Acoustophorèse) est une méthode visant à suspendre de la matière dans un milieu en utilisant la pression de radiation à partir d'ondes sonores intenses.

LE SON

Le son est une vibration mécanique d'un fluide, qui se propage sous forme d'ondes longitudinales grâce à la déformation élastique de ce fluide.

Dans un milieu fluide compressible, le plus souvent l'air, le son se propage sous forme d'une variation de pression créée par la source sonore. Un haut-parleur, par exemple, utilise ce mécanisme. La compression se propage, mais les particules d'air oscillent seulement de quelques micromètres autour d'une position stable, de la même façon que lorsqu'on jette une pierre dans l'eau, les vagues se déplacent en s'éloignant du point de chute, mais l'eau reste au même endroit, elle ne fait que se déplacer verticalement et non suivre les vagues (un bouchon placé sur l'eau reste à la même position sans se déplacer). Dans les fluides, l'onde sonore est longitudinale, c'est-à-dire que les particules vibrent parallèlement à la direction de déplacement de l'onde.

Les solides, en vibrant, peuvent transmettre un son. La vibration s'y propage, comme dans les fluides, avec une faible oscillation des atomes autour de leur position d'équilibre, résultant en une contrainte du matériau, équivalent à la pression dans un fluide, mais plus difficile à mesurer. La rigidité du matériau permet la transmission d'ondes de contraintes transversales.

La vitesse de propagation ou célérité du son dépend de la nature, de la température et de la pression du milieu.

On voit que la vitesse de propagation du son diminue

- lorsque la densité du gaz augmente (effet d'inertie)

- lorsque sa compressibilité (son aptitude à changer de volume sous l'effet de la pression) augmente.

Dans l'eau, la vitesse du son est de 1  482  m/s. Dans d'autres milieux, les vibrations peuvent se propager encore plus rapidement. Ainsi dans l'acier, les vibrations se propagent-elles de 5600 m/s à 5900 m/s . Le son ne se propage pas dans le vide, faute de matière dont la vibration pourrait se propager en ondes sonores.

LA LEVITATION ACOUSTIQUE

La lévitation acoustique (Acoustophorèse) est une méthode visant à suspendre de la matière dans un milieu en utilisant la pression de radiation à partir d'ondes sonores intenses. La lévitation acoustique est possible en raison des effets de non linéarité des ondes sonores intenses.

Certaines méthodes peuvent léviter des objets sans créer de son audible pour l'oreille humaine comme celle montré au Otsuka Lab, tandis que d'autres méthodes peuvent produire des sons audibles. Il existe de nombreuses façons de créer cet effet, de la création d'une onde sous l'objet en le renvoyant sur sa source à l'utilisation d'un réservoir (transparent) pour créer un grand champ acoustique.

En alignant des hauts parleurs verticalement l’un vers l’autre, ils génèrent deux ensembles d’ondes sonores qui perdurent et interfèrent parfaitement les unes avec les autres et finissent par former ce que l’on appelle des «  ondes stationnaires  ».  Les ondes stationnaires sont définis par des noeuds (zone de pression minimale) et des anti-nœuds (zone de pression maximum).

Lorsqu’un objet est placé dans un noeud d’une onde stationnaire, celui-ci se met alors à flotter dans les airs car dans cette zone, la pression acoustique des ondes sonores annule précisément l’effet gravitationnel.

APPLICATIONS

La lévitation acoustique est généralement utilisé pour des traitements sans récipient qui devient de plus en plus important avec le temps compte tenu de la petite taille et de la résistance des puces et autres choses semblables dans l'industrie.

Le traitement sans récipient peut également être utilisé pour des applications nécessitant des matériaux à très haute pureté ou pour des réactions chimiques trop rigoureuses pour pouvoir se faire dans un récipient. Cette méthode est plus difficile à contrôler que d'autres méthodes pour éviter les récipients, tel que la lévitation électromagnétique, mais a l'avantage de pouvoir léviter des matériaux non conducteurs. Ainsi il est plus facile d’obtenir la forme amorphe de certaines substances médicamenteuses en laissant s’évaporer une solution en lévitation acoustique. En contact avec les parois d’un récipient, c’est plutôt la forme cristalline que l’on obtient. Or, celle-ci est moins facilement assimilable par un patient, et donc le traitement est moins efficace et nécessite des doses plus élevées de produit : ce qui peut être un inconvénient à plus d’un titre.

En 2013, la lévitation acoustique à bien progressé, de la lévitation immobile au déplacement d'objets de manière contrôlé. Un atout qui pourrait être utilisé plus tard dans des milieux pharmaceutiques et électroniques. Un appareil prototypique impliquant un carré d'émetteurs acoustiques disposé comme un échiquier arrive à déplacer un objet de case en case en abaissant lentement l'intensité sonore émise d'un carré et en augmentant l'intensité sonore de l'autre carré.

Il n'y a pas de limite théorique connue de ce que la lévitation acoustique peut soulever tant qu'il y a assez de vibration, mais la technologie actuelle ne peut soulever que quelques milligrammes. La lévitation acoustique est principalement utilisé dans l'industrie et dans la recherche de l'antigravité comme chez la NASA.

Images

Bibliographie