3D打印聲全息圖系統問世 速度更快、成本更低

英國《自然》雜志21日發表的一篇工程學論文，報告了一種全新的制造3D復合聲場的方法——聲全息圖，即用3D打印機制造塑膠底片，其制造的聲場可以通過非接觸方式操控液體和空氣中的物體，比運用現有技術制造的聲場精密100多倍，而且速度更快、成本更低，該成果有助于改善醫療成像并推動超聲的新應用。
理論上來講，聲音，尤其是超聲，可作為非接觸方式用于操控液體和空氣中的物體。但目前的方法一般需要類似揚聲器設備一樣的換能器陣列，負責將電信號轉化為聲音。將它們連接在一起進行控制時要非常小心，才能形成所需的3D聲場，且生成聲場的規模和復雜程度均受到若干限制。
此次，德國馬普學會智能系統所的研究人員皮爾·費希爾及其同事簡單地生成了聲全息圖，他們使用3D打印機制造了塑膠底片，當它置于單個換能器之前，即可改變聲波，從而制造出所需的聲場。在實驗中，研究人員使用該聲全息圖系統迫使懸浮于水中的微粒匯聚，形成類似飛翔的和平鴿一樣的圖像。
研究人員表示，可以使用該系統沿著特定路徑，移動液體中的物體，也可以將液滴懸浮于空氣中。論文作者提出，他們的聲全息圖使快速制造復合聲場成為可能，所得聲場可適用于超分辨率成像、局部加熱以及個體化用藥。

  在論文隨附的新聞與觀點文章中，澳大利亞莫納什大學的阿德里安·尼爾德表示，研究人員通過簡單的實驗裝置就創建出一個非常復雜精細的聲全息圖，其不但可被用來操縱微尺度物體，還將在醫療領域發揮巨大潛力。
全息技術在三維空間展現事物之間的聯系、變化和因果關系，在用光波或聲波生成的“海市蜃樓”中，還原物體的形象和其他信息。傳統生成復合聲場的技術復雜、操作繁瑣、所造聲場規模有限，而本文新技術不但大大縮短了前期操作時間，還將操控精度提高了上百倍，幾乎直接將實驗室水平升級到產業水平。