ให้ความรู้เรื่องเสียง

กระบวนการ นี้ได้อธิบายไว้ในเอกสารที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications มันแสดงให้เห็นว่าสามารถใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ที่โฟกัสเพื่อสร้างปฏิกิริยาโซโนเคมีในบริเวณที่มีโพรงอากาศขนาดเล็กได้อย่างไร โดยพื้นฐานแล้วเป็นฟองอากาศขนาดเล็ก อุณหภูมิและความดันสูงสุดที่กินเวลานับล้านล้านของวินาทีสามารถสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยเทคนิคที่มีอยู่ Muthukumaran Packirisamy ศาสตราจารย์และประธานฝ่ายวิจัย Concordia ในภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล อุตสาหกรรม และการบินและอวกาศกล่าวว่า "ความถี่อัลตราโซนิกถูกนำมาใช้ในกระบวนการทำลายล้าง เช่น การระเหยของเนื้อเยื่อและเนื้องอกด้วยเลเซอร์ เราต้องการใช้คลื่นเหล่านี้เพื่อสร้างบางสิ่ง" Gina Cody School of Engineering และวิทยาการคอมพิวเตอร์ เขาเป็นผู้เขียนบทความที่เกี่ยวข้อง Mohsen Habibi ผู้ร่วมวิจัยที่ Optical-Bio Microsystems Lab ของ Concordia เป็นผู้เขียนนำของบทความ เพื่อนร่วมห้องแล็บและนักศึกษาระดับปริญญาเอกของเขา Shervin Foroughi และอดีตนักศึกษาระดับปริญญาโท Vahid Karamzadeh เป็นผู้เขียนร่วม ปฏิกิริยาที่แม่นยำเป็นพิเศษ ตามที่นักวิจัยอธิบาย DSP อาศัยปฏิกิริยาเคมีที่สร้างขึ้นโดยแรงดันผันผวนภายในฟองอากาศขนาดเล็กที่แขวนลอยอยู่ในสารละลายโพลิเมอร์เหลว Habibi กล่าวว่า "เราพบว่าถ้าเราใช้อัลตราซาวนด์บางประเภทด้วยความถี่และกำลังที่แน่นอน เสียง "โดยพื้นฐานแล้ว ฟองอากาศสามารถใช้เป็นเครื่องปฏิกรณ์เพื่อขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมีเพื่อเปลี่ยนเรซินเหลวให้เป็นของแข็งหรือกึ่งของแข็ง" ปฏิกิริยาที่เกิดจากการสั่นของคลื่นอัลตราซาวนด์ที่กำกับด้วยคลื่นอัลตร้าซาวด์ภายในฟองอากาศขนาดเล็กนั้นรุนแรง แม้ว่าพวกมันจะอยู่ได้เพียงพิโควินาทีเท่านั้น อุณหภูมิภายในโพรงสูงถึงประมาณ 15,000 เคลวิน และความดันเกิน 1,000 บาร์ (ความดันพื้นผิวโลกที่ระดับน้ำทะเลอยู่ที่ประมาณ 1 บาร์) เวลาในการตอบสนองสั้นมากจนไม่ส่งผลกระทบต่อวัสดุโดยรอบ นักวิจัยได้ทดลองกับพอลิเมอร์ที่ใช้ในการผลิตสารเติมแต่งที่เรียกว่า polydimethylsiloxane (PDMS) พวกเขาใช้ทรานสดิวเซอร์เพื่อสร้างสนามอัลตราโซนิกที่ผ่านเปลือกของวัสดุก่อสร้างและทำให้เรซินเหลวที่เป็นเป้าหมายแข็งตัวและสะสมไว้บนแท่นหรือวัตถุอื่นที่แข็งตัวก่อนหน้านี้ ทรานสดิวเซอร์จะเคลื่อนไปตามเส้นทางที่กำหนดไว้ ในที่สุดก็สร้างผลิตภัณฑ์ทีละพิกเซลตามต้องการ พารามิเตอร์ของโครงสร้างจุลภาคสามารถปรับเปลี่ยนได้โดยการปรับระยะเวลาของความถี่ของคลื่นอัลตราซาวนด์และความหนืดของวัสดุที่ใช้ หลากหลายและเฉพาะเจาะจง ผู้เขียนเชื่อว่าความเก่งกาจของ DSP จะเป็นประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมที่ต้องพึ่งพาอุปกรณ์ที่มีความเฉพาะเจาะจงสูงและละเอียดอ่อน ตัวอย่างเช่น โพลิเมอร์ PDMS ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมไมโครฟลูอิดิกส์ ซึ่งผู้ผลิตต้องการสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม (ห้องสะอาด) และเทคนิคการพิมพ์หินที่ซับซ้อนเพื่อสร้างอุปกรณ์ทางการแพทย์และไบโอเซนเซอร์ วิศวกรรมการบินและอวกาศและการซ่อมแซมสามารถใช้ประโยชน์จาก DSP ได้เช่นกัน เนื่องจากคลื่นอัลตราซาวนด์จะทะลุผ่านพื้นผิวทึบแสง เช่น เปลือกโลหะ วิธีนี้ช่วยให้ทีมซ่อมบำรุงสามารถซ่อมบำรุงชิ้นส่วนที่อยู่ลึกเข้าไปในลำตัวของเครื่องบิน ซึ่งไม่สามารถเข้าถึงเทคนิคการพิมพ์ที่อาศัยปฏิกิริยาโฟโต้แอกติเวตได้ DSP อาจมีแอปพลิเคชันทางการแพทย์สำหรับการพิมพ์ร่างกายระยะไกลสำหรับมนุษย์และสัตว์อื่นๆ "เราพิสูจน์แล้วว่าเราสามารถพิมพ์วัสดุได้หลายชนิด รวมถึงโพลิเมอร์และเซรามิก" Packirisamy กล่าว "ต่อไปเราจะลองใช้วัสดุผสมโพลิเมอร์-โลหะ และในที่สุด เราก็ต้องการพิมพ์โลหะด้วยวิธีนี้"