你所熟知的磁悬浮技术已很厉害，还有更神奇的声悬浮你知道吗？

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通常来讲，磁悬浮技术为许多人所知晓。毕竟，世界上已有不少城市开通了磁悬浮列车专线。这种技术带来的益处想必很多人都已十分明晰。在悬浮状态下，摩擦力会大幅降低，进而能使车辆速度获得质的飞跃，真正实现“距离不是问题” 。

然而很多人或许都不清楚，实际上除了磁悬浮之外，还存在一种声悬浮技术。近期，国外有一位厉害的人物为我们实际演示了这项技术。他把两个扬声器一上一下相对摆放且精准对准，借此实现声悬浮。从动态图片中我们能够清晰地看到，三个小球连成一条直线在空中飘浮。

其实，这项技术最早能追溯到1866年，当时德国科学家孔特首先发现了谐振管中声波可悬浮灰尘颗粒的试验现象，与磁悬浮技术相比，这项技术不受导电材料限制，悬浮和加热能分别控制，悬浮效果稳定且容易控制。

声悬浮属于高声强条件下的一种非线性效应，其基本原理是借助声驻波与物体的相互作用，产生竖直方向的悬浮力，以此来克服物体的重量。近年来，这项技术在一些自然科学研究中应用较多。下面我们对这项技术进行简单介绍：

1、声悬浮技术的原理和装置

声或超声悬浮是一种技术，它在重力或微重力空间中发挥作用，利用强驻波声场中的辐射压力，让其与悬浮体重力相平衡，进而使物体稳定悬浮在声场中 。

声悬浮技术的原理和装置

图1 声悬浮装置 声反射面 悬浮物

图1展示的是单轴声悬浮的原理示意图。活塞声源被安装在长圆管的下部，在活塞辐射面的对面设置有反射器，在活塞声源与反射器之间构建起驻波声场。辐射面和反射面之间的距离是半波长的整数倍。当声场中的辐射压力与物体的重力达到平衡状态时，物体便会悬浮在空间中 。

这种单轴声悬浮装置，在理想的平面驻波声场中，在声压最小平面内的任一位置都能实现稳定悬浮。然而实际上，辐射面的振动无法做到完全均匀，声压最小平面也并非无限大，所以声压最小平面上的声压分布并不均匀，存在峰点和谷点，物体在谷点上实现稳定悬浮。若改变反射器的距离或声源的频率，就能实现悬浮体在空间中的移动。这种装置适于空气中应用。

图2 液体介质声悬浮装置

另一种适用于在液体介质中应用的声悬浮装置如图2所示 ，它使用一根外径3cm、长25cm的玻璃管 ，该玻璃管一端开口 ，一端装有带“O”形密封圈的可移动活塞 ，管内装有某种与待测液体不相溶的液体介质 ，通过活塞的移动来调节管内液面的高度 。圆管形压电换能器外径为3.81cm，高为3.81cm，厚为0.32cm，它用胶粘在玻璃管的外侧，另外还装有液滴注入系统和位置监测系统。

换能器被超声波发生器产生的电信号激励，调节液面高度，可使换能器、玻璃管及液柱系统发生共振，此时在液柱中能产生强烈的声驻波，调节超声振动频率，也可使换能器、玻璃管及液柱系统发生共振，此时在液柱中同样能产生强烈的声驻波，将被测液滴注入，该液滴便悬浮于一定位置，移动活塞可改变液滴悬浮的位置，改变超声振动频率也可以改变液滴悬浮的位置。

为了灵活控制物体的悬浮位置，一种三轴声悬浮装置得以发展。在一个六面长方体腔中，有三面布置了三个声源，这些声源的激励能够独立调节，所以能够灵活控制物体在空间某一位置稳定悬浮。要是对某一声轴的声压进行调制，那么就可以实现悬浮液滴的振荡，还能够实现悬浮体的声致旋转。另外，为了实现对悬浮体的处理，高温声悬浮装置也发展起来了。

2、声悬浮技术的特点

3、声悬浮技术的应用

(1) 流体力学方面的研究

无容器技术为流体力学研究提供了良好环境，比如液滴的自由振荡与受迫振荡，泡壁的自由振荡与受迫振荡，声场压力及液体粘滞对液滴振荡特性的影响，运用无容器技术进行研究都能得到很有价值的结果。在太空中借助声悬浮技术让液滴振荡，能提升液滴的球度和壳的均匀度，这对聚变靶的制造具有重要意义。它能够用于测量表面张力，特别是在对过冷、过热液体展开研究时，这种研究不允许有容器接触，它在其中发挥着很大的作用 。

(2) 液体和熔融材料物理性质的测量

有些材料的性质无法在容器中进行测量，比如过冷和过热液体、过饱和溶液、高纯度或高活性物质等，这些材料的表面张力、粘滞性等，在无容器条件下测量是适宜的。

(3) 无容器条件下对材料的处理和研究

无容器处理材料可避免器壁对材料造成污染，能制备出高纯度的材料，能制备出高活性的材料，能制备出高熔点的材料；许多材料的结晶过程在无容器环境下开展，可避免器壁与材料接触，进而避免大量非均匀成核的出现。

无容器技术能够用来生长某些高质量的单晶，也能够用于制备极易偏析的合金，另一方面，完全无序的非晶态具备许多晶态材料所没有的优异性质，所以人们越来越多地在化合物或合金中探寻玻璃态。但许多物质，特别是金属，在处于熔融状态时粘滞度很小，器壁的非均匀成核致使迅速结晶，空间无容器处理基本杜绝了异质晶核的来源，在进行高温处理时无需考虑容器的耐高温、耐腐蚀等问题。

在玻璃制备过程中，利用声压梯度和旋转能够除气；一些亚稳合金化合物具有较高的超导转变温度，不过亚稳态的形成需要深度过冷，这需要借助无容器技术。

(4) 利用超声悬浮场的能量处理材料

制备一些新合金时，需要进行均匀合成。制备纤维增强复合材料时，也需要进行均匀合成。在制备这些材料时，还需要进行分散。空间微重力环境消除了密度差异带来的互相分离的因素。但空间微重力环境丧失了使它们均匀分散的主要手段，也就是对流。超声空化是使材料均匀化的一种有效手段。微冲流是使材料均匀化的一种有效手段。辐射压力是使材料均匀化的一种有效手段。此外，空化具有乳化作用，能让晶粒变细，在空间中，当重力分选失效时，声致旋转可进行离心分选，声悬浮场可用于材料的外形或表面加工，能得到球形、片和丝等形状的材料，还能进行表面涂敷等 。

本文综合自锋科技网()的《除了磁悬浮之外 你知不知道还有声悬浮技术》，以及百度文库的《声学新技术》。封面图片源自网易。

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