Un mince filet de liquide s’écoule silencieusement dans les airs, à l’horizontale, comme à l’intérieur d’un tube invisible. Rien ne le touche. À environ cinq centimètres de là, un cylindre bordé de centaines de petits haut-parleurs entoure le filet, et pourtant aucun son ne se fait entendre. Le liquide continue simplement de s’écouler.
« De tous les dispositifs expérimentaux que j’ai vus, je dirais que c’est ce qui ressemble le plus à de la magie », déclare Ari Salmi, professeur d’électronique à l’Université d’Helsinki, qui a dirigé le développement du tube sans masse.
Ce n’est toutefois pas de la magie, mais bien des ultrasons. Le laboratoire de recherche en électronique de l’Université d’Helsinki possède une longue tradition de recherche sur les ultrasons. Le filet de liquide est maintenu en place par des ondes ultrasonores d’une fréquence d’environ 40 kilohertz. Ces ondes sont émises par 256 petits haut-parleurs entourant le filet.
Le tube ultrasonore pourrait par exemple servir à transporter des substances corrosives ou visqueuses, qui posent problème dans les tuyaux ordinaires. Il est en outre extrêmement utile pour transporter des substances délicates et sensibles à la contamination, puisque l’absence de parois solides élimine tout risque de contamination.
La direction du tube peut également être modifiée à la volée, par exemple lorsque le liquide doit être redirigé vers une nouvelle destination. Au besoin, le liquide peut être dosé avec une précision à la goutte près.
« En modifiant la manière dont les haut-parleurs sont pilotés, nous pouvons remodeler et orienter le tube selon les besoins », explique le chercheur postdoctoral Dmitry Nikolaev, qui a dirigé l’équipe sur ce projet.
« Le transport d’une substance solide, par exemple, requiert une configuration de champ différente de celle nécessaire au transport d’un liquide ou d’un gaz. »
Le tube peut aussi guider une décharge électrique le long d’un trajet souhaité.
Une idée née lors d’une promenade du soir
Le professeur Salmi a eu l’idée du tube ultrasonore lors d’une promenade du soir, il y a quatre ans.
« Nous développions un dispositif qui nettoyait les surfaces intérieures des tuyaux grâce aux ultrasons. Lors d’un déjeuner avec un collègue, nous nous sommes dit qu’il serait bien pratique qu’un tuyau n’offre aucune surface à laquelle la saleté puisse s’accrocher. »
Cette idée est restée dans l’esprit de Salmi, et c’est lors d’une promenade avec son chien qu’il a conçu l’idée de former les parois d’un tube au moyen d’ultrasons.
Passer toutefois de l’idée à un prototype fonctionnel n’a pas été facile. L’équipe de l’Université d’Helsinki a dû trouver, par tâtonnements, la manière de faire fonctionner les haut-parleurs pour que le tube se forme. Ce travail a été mené en collaboration avec des collègues de l’Université publique de Navarre et de l’Université du Michigan.
Huit centimètres, 50 watts
Le prototype est aujourd’hui achevé. Il ne mesure que huit centimètres de long, soit moins que le diamètre de l’appareil. Selon Nikolaev, des modules similaires pourraient facilement être reliés en série, ce qui permettrait de construire un tube de la longueur souhaitée.
La section de tube de huit centimètres consomme environ 50 watts, à peu près autant qu’une ampoule à incandescence d’antan. Et bien que l’homme ne puisse entendre les ultrasons produits par le tube, les chiens pourraient ne pas l’apprécier.
« Au cœur de l’appareil, l’intensité des ultrasons est comparable au grondement continu d’une rafale de tirs juste à côté de votre oreille », explique Nikolaev. « Même juste ici, à côté de l’appareil, le son pourrait être comparé à celui d’un moteur d’avion à réaction si vous vous teniez juste à côté. Mais il est trop aigu pour l’oreille humaine. »
Article : Contactless continuous guidance of matter in its main states using curved elongated Bessel-like acoustic fields – Journal : Proceedings of the National Academy of Sciences – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Source :Helsinski U.
