芝加哥大学的科学家们成功利用声波控制颗粒悬浮。这一研究有望被用于柔性机器人的开发上。当颗粒在空中聚集到一起，会发生什么呢？这一问题引起了来自芝加哥大学的科学家的兴趣。他们利用声波产生声压场，使直径约1mm的聚乙烯颗粒悬浮在空中，并改变超声频率，研究这些颗粒在二维平面上的相互作用。研究人员发现，当颗粒数目少于6个时，它们只能聚集成一种形状；而6个及以上颗粒则能够组合成许多不同的形状。
研究人员通过高速摄像机拍下了它们形成的图案。如下图所示，6个一组的颗粒可以聚集成平行四边形、人字形和三角形，而7个一组的颗粒能形成类似于花、乌龟、树和船的形状。研究团队还发现，他们可以通过改变超声频率和振幅控制颗粒的聚集态。当聚集态改变时，其中一个颗粒会像“铰链”一样围绕其他颗粒转动，由此决定重新排列后的形状。这一现象在软体机器人的制造中具有潜在用途。
本文作者之一，Anton Souslov博士说：“我们发现改变超声频率可以使颗粒团聚体移动并重新排列，这为操纵物体构成复杂结构开辟了新的道路。我们实验中观察到的‘铰链’转动可能会在可穿戴技术或柔性机器人领域得到应用。相比刚性材料制造的机器人，柔软、可操控材料制造的机器人更具灵活性和适应性。”除此之外，这一现象也有助于科学家们了解太空尘埃是如何聚集并形成行星和卫星的。
该研究于今日发表在《自然-物理》杂志上。研究小组的下一步计划是研究如何通过声波控制更多颗粒悬浮，以组装出更复杂的形状结构。