Físicos da USP e da Universidade Pública de Navarra, na Espanha, desenvolveram um sistema de levitação acústica que possui um conjunto de dispositivos sonoros capazes não apenas de suspender objetos no ar usando ondas sonoras, mas também movimentá-los em várias direções. Como o sistema permite controlar as emissões de sons, ele pode ser programado para colar várias peças e realizar montagens de pequenas estruturas. Depois dos experimentos provarem a viabilidade da técnica, a previsão é que dentro de alguns anos a levitação acústica chegue às indústrias, acoplada a robôs para movimentar peças frágeis de microdispositivos eletrônicos, ou realizando pequenas reações químicas juntado no ar gotas de diferentes substâncias.
A pesquisa é descrita no artigo LeviPrint: Contactless Fabrication using Full Acoustic Trapping of Elongated Parts, publicado no site da Association for Computing Machinery (ACM), sediada nos Estados Unidos, e apresentado na conferência da entidade, realizada entre os dias 7 e 11 de agosto em Vancouver, Canadá. “A levitação acústica já existe, mas ainda não havia sido demonstrado que poderia ser usada na fabricação de novas estruturas”, relata ao Jornal da USP o físico Marco Aurélio Brizzotti Andrade, professor do IF, que pesquisa o tema há 15 anos e realizou o trabalho em parceria com a Universidade Pública de Navarra (Espanha). “Os experimentos procuram desenvolver novos dispositivos capazes de mover o objeto levitado em várias direções, por exemplo, para cima e para baixo.”
O objetivo do estudo era tornar a levitação acústica capaz de fazer algo que os robôs industriais usados em montagens realizam habitualmente, mover peças de um lugar para o outro. “A diferença é que o sistema de levitação usa ondas sonoras para movimentar objetos sem tocar neles”, aponta o físico.
Ondas sonoras
De acordo com Andrade, basicamente o sistema usa sons para suspender objetos no ar, usando um conjunto de dispositivos sonoros semelhantes a pequenos alto-falantes. “Eles emitem ondas sonoras numa frequência de 40 quilohertz (kHz), na região do ultrassom, e são inaudíveis para o ouvido humano, que capta frequências de 20 hertz (Hz) a 20 kHz”, explica. “Isso quer dizer que os dispositivos vibram 40 mil vezes por segundo quando emitem as ondas que fazem a levitação.”
Todos os dispositivos estão ligados a uma placa que permite controlar pelo computador o sinal sonoro que é emitido por cada um deles individualmente. “Dessa forma, dá para ajustar a distribuição da pressão acústica no espaço em tempo real”, descreve o físico, “assim, o objeto levitado pode ser deslocado para os lados, para cima e para baixo e girado de forma controlada”.
Na pesquisa, o sistema de levitação foi acoplado a um robô industrial e testado para movimentar pequenos objetos, um pouco menores que um palito de fósforo. “Também foram usadas gotas de cola sensíveis a luz ultravioleta, que eram movimentadas e posicionadas junto aos objetos, para montar pequenas estruturas tridimensionais”, observa Andrade. “Depois de posicionada, a cola era fixada com a aplicação de luz ultravioleta.”
Segundo o físico, o sistema precisará de aperfeiçoamentos, como reduzir a oscilação dos objetos quando são levitados. “A importância do trabalho, que é uma pesquisa básica, foi a de provar o conceito do sistema e abrir caminho para desenvolver aplicações industriais”, ressalta. A criação de equipamentos com levitação acústica para a indústria deve levar pelo menos dez anos. “Eles poderão ser usados em robôs industriais para manipular peças frágeis sem contato, que poderiam ser danificadas pelo braço dos robôs, ou em microrreações químicas, movimentando e juntando gotas de substâncias diferentes.”
Mais informações: e-mail marcobrizzotti@gmail.com, com Marco Aurélio Brizzotti Andrade
